KR101945009B1 - 탄화수소 증발가스 발생 방법 및 이를 이용하는 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 탄화수소 탱크로부터 탄화수소를 공급받아 가두는 저유조와 상기 저유조에 내의 탄화수소에 기포를 발생시키는 버블러를 포함하는 증발기; 상기 저유조가 가두고 있는 탄화수소의 양을 제어하고, 열원(Heat Source) 및 냉원(Cold Source)을 이용하여 증발기 내의 온도 및/또는 상기 탄화수소의 온도를 제어하고, 그리고 버블러로 유입되는 기체의 양을 제어하는, 시스템 콘트롤러를 포함하되, 상기 증발기는 상기 시스템 콘트롤러의 제어에 따라, 탄화수소에서 발생하는 증발가스를 상기 버블러에 의해 발생된 기체와 함께 증발가스 배출구를 통해 캐니스터로 배출하는 탄화수소 증발가스 발생 장치를 개시한다. 본 발명에 따르면, 일정한 속도로 안정적으로 탄화수소 증발가스를 발생시킬 수 있다.

Description

탄화수소 증발가스 발생 방법 및 이를 이용하는 장치{METHOD FOR PRODUCING EVAPORATIVE EMISSION OF HYDROCARBONS AND DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 탄화수소 증발가스 발생 방법 및 이를 이용하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일정한 발생 속도로 안정적으로 탄화수소 증발가스를 발생시키는 방법 및 이를 이용하는 장치에 관한 것이다.
탄화수소(hydrocarbons)는 탄소(C)와 수소(H) 만으로 이뤄진 유기화합물을 말한다. 가장 간단한 탄화수소는 탄소 하나와 수소 넷으로 이뤄진 메테인(CH4)이다. 대표적인 탄화수소로 석유와 천연가스가 있고, 가솔린, 파라핀, 항공유, 윤활유, 파라핀왁스 등도 모두 탄화수소 혼합물이다. 탄화수소는 알칸, 알켄, 알킨 등을 포함하고 지방족 탄화수소, 지방족 고리탄화수소, 방향족 탄화수소로 나뉠 수 있다. 탄화수소는 실생활의 여러 분야에서 다양하게 이용되고 있다.
특히 자동차 연료 탱크에서 배출되는 가솔린 증발가스는 탄화수소의 혼합물에 해당된다. 특히 가솔린은 탄소 4개 내지 탄소 12개를 포함하는 분자 구조의 화합물이 모여 생성된다.
탄화수소 증발가스를 발생시키는 방법 및 이를 이용하는 발생 장치는 자동차 전장 부품을 검사하는 장치와 관련하여 다양한 용도로 사용될 수 있다.
그런데, 종래의 기술에 따르면 탄화수소 증발가스를 발생시키는 방법에 있어서 탄화수소의 온도를 제어하는 것이 유입되는 연료를 가열하여 온도를 제어하는 방법에 제한되어 있었다. 따라서 종래 기술의 문제점은 연료 가열에 의해 증발가스의 양을 조절함에 따라 증발가스의 시간에 따른 수득률을 정교하게 제어하지 못하는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료 증발가스 발생 장치의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 기술에 따르면 연료 증발가스 발생 장치는 증발기를 포함하고, 증발기는 레벨 조절기, 온도 센서 및 연료 가열기를 포함한다.
연료 가열기는 연료 탱크로부터 연료를 공급 받아 증발가스 발생을 위해 연료를 가열한다. 레벨조절기는 증발기 내에서 연료의 최대 레벨을 조절한다. 상기 연료 증발가스 발생 장치는 온도 센서를 이용하여 증발기 내 연료의 온도를 측정하고, 가열기를 이용하여 연료를 가열하여 연료의 온도를 높인다. 여기서, 레벨 조절기는 연료의 최대 레벨을 조절하나 최소 레벨을 고려하지 않는다. 따라서, 연료의 최소 레벨은 원칙적으로 탱크의 바닥까지 내려갈 수 있고 최대 레벨과 최소 레벨 사이의 레벨 차로 인해서 연료의 온도 변화율이 높아진다.
종래의 기술에 따르면 연료 가열기만을 이용하여 연료의 온도를 제어하고, 또한 레벨 차로 인해서 급격하게 변하는 연료의 온도를 일정하게 제어하는데 문제점이 많았다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 탄화수소 증발가스 발생 방법 및 이를 이용하는 장치는, 다양한 수단을 이용하여 탄화수소의 증발작용을 촉진시키고, 탄화수소 유입량, 온도 및 기체의 양을 정밀하게 제어하는 것이 특징이다. 이러한 점에서 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄화수소 증발가스 발생 방법 및 이를 이용하는 장치는, 상기 살펴본 종래기술과 구별되고 상기 종래기술이 갖는 문제점을 해결하기 위해 개시된다.
한국 공개특허공보 제10-2014-0132368호(2014.11.17.)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 일정한 속도 및 안정적으로 탄화수소 증발가스를 발생시키는 방법 및 이를 이용하는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 추가적으로 해결하려는 과제는, 온도 및 기체량 조절을 통해 탄화수소 증발가스의 발생량을 정교하게 제어할 수 있는 탄화수소 증발가스 발생 방법 및 이를 이용하는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 탄화수소 증발가스 발생 장치는, 탄화수소 탱크로부터 탄화수소를 공급받아 가두는 저유조와 상기 저유조에 내의 탄화수소에 기포를 발생시키는 버블러를 포함하는 증발기; 상기 저유조가 가두고 있는 탄화수소의 양을 제어하고, 열원(Heat Source) 및 냉원(Cold Source)을 이용하여 증발기 내의 온도 및/또는 상기 탄화수소의 온도를 제어하고, 그리고 버블러로 유입되는 기체의 양을 제어하는, 시스템 콘트롤러를 포함하되, 상기 증발기는 상기 시스템 콘트롤러의 제어에 따라, 탄화수소에서 발생하는 증발가스를 상기 버블러에 의해 발생된 기체와 함께 증발가스 배출구를 통해 배출하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 탄화수소 증발가스 발생 장치는, 탄화수소 탱크로부터 공급되는 탄화수소의 양을 조절하는 제1 밸브 및 저유조에서 배출되는 탄화수소의 양을 조절하는 제2 밸브를 더 포함하고, 상기 시스템 콘트롤러는, 상기 제1 밸브 및 제2 밸브의 개폐를 제어함으로써 증발기 내의 탄화수소의 양을 제어하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 저유조는, 저유조 내의 증발가스 및/또는 탄화수소의 온도를 측정하는 온도센서를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 증발기는, 온수 공급부로부터 온수를 공급받아 온수의 열을 탄화수소에 교환하는, 상기 열원에 해당하는 온수 열교환기; 및 냉수 공급부로부터 냉수를 공급받아 탄화수소의 열을 냉수에 교환하는, 상기 냉원에 해당하는 냉수 열교환기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 탄화수소 증발가스 발생 장치는, 온수 공급부로부터 공급되는 온수의 양을 조절하는 제3 밸브; 및 냉수 공급부로부터 공급되는 냉수의 양을 조절하는 제4 밸브를 더 포함하고, 상기 시스템 콘트롤러는, 상기 제3 밸브 및 제4 밸브의 개폐를 제어함으로써 온도센서를 이용하여 증발기 내의 탄화수소의 온도를 제어하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 증발기는, 탄화수소 탱크로부터 공급받은 탄화수소를 가열하는 탄화수소 가열기를 더 포함하고, 상기 시스템 콘트롤러는, 상기 탄화수소 가열기의 구동을 제어함으로써 온도센서를 이용하여 탄화수소 탱크로부터 공급받은 탄화수소의 온도를 제어하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 증발기는, 상기 저유조의 탄화수소 레벨(level)을 판독하는 레벨 스위치를 더 포함하고, 상기 시스템 콘트롤러는, 상기 레벨 스위치를 이용하여 미리 설정된 레벨들 사이에서 탄화수소의 양을 제어하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 탄화수소 증발가스 발생 장치는, 상기 기체의 양을 조절하는 기체유량 조절기를 더 포함하고, 상기 시스템 콘트롤러는, 상기 기체유량 조절기의 개폐를 제어함으로써 상기 버블러로 유입되는 기체의 양을 제어하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 시스템 콘트롤러는, 상기 증발가스 배출구를 통해 배출되는 증발가스의 중량에 비례하여 상기 버블러로 유입되는 기체의 양을 제어하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 증발가스의 중량은, 상기 증발가스 배출구를 통해 배출된 증발가스의 몰당 중량으로부터 연산되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 탄화수소 증발가스 발생 장치는, 배출된 탄화수소 증발가스 중에서 포집되는 탄화수소 증발가스의 양을 조절하는 밸브; 및/또는 배출된 탄화수소 증발가스의 온도를 조절하는 온도조절 장치를 더 포함하고, 상기 시스템 콘트롤러는, 상기 밸브의 개폐를 제어함으로써 탄화수소 증발가스의 수득률을 제어하고; 및/또는 온도조절 장치를 제어함으로써 탄화수소 증발가스의 응축을 방지하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 탄화수소 증발가스 발생 장치는, 상기 포집되는 탄화수소 증발가스 양의 조절에 따라 회수되는 탄화수소 증발가스의 양을 조절하는 밸브 및; 회수되는 탄화수소 증발가스를 응축하기 위한 냉각장치를 더 포함하고, 상기 시스템 콘트롤러는, 상기 포집을 조절하는 밸브 및 상기 회수를 조절하는 밸브를 서로 상보적으로 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 탄화수소 증발가스 발생 방법은, 탄화수소를 공급받고, 상기 탄화수소를 저장하고, 상기 탄화수소에서 증발가스를 발생시키는 단계; 상기 증발가스를 저유조 밖에서 포집하는 단계; 및 증발가스 발생으로 인해 줄어드는 탄화수소의 양을 보충하는 단계를 포함하되, 상기 각 단계 별로 탄화수소의 온도 및 탄화수소의 양을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 탄화수소의 양을 보충하는 단계는, 상기 포집된 증발가스의 중량을 연산하는 단계; 및 상기 중량을 이용하여 탄화수소의 공급량을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 증발가스의 중량을 측정하는 단계는, 상기 증발가스의 포집장치의 중량 변화를 이용하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 탄화수소의 온도 및 탄화수소의 양을 제어하는 단계는, 열원 및 냉원을 이용하여 탄화수소의 온도를 제어하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 탄화수소의 온도 및 탄화수소의 양을 제어하는 단계는, 공급받은 탄화수소를 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하낟.
여기서, 상기 탄화수소에서 증발가스를 발생시키는 단계는, 상기 탄화수소 내에 기체 방울을 발생시키는 단계 및/또는, 저유조 내로 유입되는 기체유량을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 탄화수소의 양을 보충하는 단계는, 일정 온도 범위에서 시간당 탄화수소 증발가스 취득 양이 한계 취득 양에 미치지 못하는 경우, 최저 레벨까지 탄화수소를 배출하고, 최대 레벨까지 새로운 탄화수소의 양을 보충하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 비-일시적인 컴퓨터 판독가능 저장 매체는, 탄화수소에서 증발가스를 발생시키는 방법에 있어서, 탄화수소를 공급받고, 상기 탄화수소를 저장하고, 상기 탄화수소에서 증발가스를 발생시키는 단계; 상기 증발가스를 저유조 밖에서 포집하는 단계; 및 증발가스 발생으로 인해 줄어드는 탄화수소의 양을 보충하는 단계를 포함하되, 상기 각 단계 별로 탄화수소의 온도 및 탄화수소의 양을 제어하는 단계를 더 포함하는 탄화수소 증발가스 발생 방법을 수행하도록 연산되는 저장된 명령어들을 갖는다.
본 발명에 의하면, 일정한 속도로 안정적으로 탄화수소 증발가스를 발생시킬 수 있다.
또한, 탄화수소 증발가스의 발생량을 정교하게 제어할 수 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 연료 증발가스 발생 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄화수소 증발가스 발생 장치의 개략적인 구성도이다.
도 3은 도 2에서 배출구에서 확장되는 장치의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄화수소 증발가스 발생 방법의 흐름도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 탄화수소 증발가스 발생 장치 및 탄화수소 증발가스 발생 방법에 대한 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. 또한 본 발명의 일 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시 예에서 탄화수소(Hydrocarbons)는 그 종류로서, 탄소와 수소로 구성된 다양한 화합물 및 혼합물을 포함한다. 그리고 탄화수소 혼합물은 분자당 4개 내지 12개의 탄소 원자(C4-C12)를 갖는 탄화수소로 구성되는 가솔린(Gasoline)을 포함한다. 그리고 탄화수소 및/또는 가솔린의 증발가스는 유증기(Oil Mist)로 지칭될 수 있다. 또한, 탄화수소 및/또는 가솔린의 증발가스는 기체를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄화수소 증발가스 발생 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2를 참조하면, 상기 탄화수소 증발가스 발생 장치(100)는 시스템 콘트롤러(110) 및 증발기(120)를 포함한다.
콘트롤러(110)는 탄화수소 증발가스 발생 장치(100)에 포함된 각종 장비, 특히 증발기(120)에 포함된 각종 장비의 동작을 제어한다. 즉 콘트롤러(110)는 저유조(127)가 가두고 있는 탄화수소의 양을 제어하고, 열원(Heat Source) 및 냉원(Cold Source)을 이용하여 증발기(120) 내의 온도 및/또는 상기 탄화수소의 온도를 제어하고, 그리고 버블러(124)로 유입되는 기체의 양을 제어한다. 콘트롤러(110)의 제어 동작에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.
증발기(120)는 탄화수소를 저장하는 저유조(127)를 포함하고 있어서, 저유조(127)에 탄화수소를 가두고, 탄화수소에서 증발가스를 발생시키고, 발생된 증발가스를 증발가스 배출구(128)를 통해 배출한다. 배출된 증발가스는 포집 장치, 예를 들면 캐니스터(canister)에 포집될 수 있다. 이러한 점에서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄화수소 증발가스 발생 장치(100)는 캐니스터와 연결되어, 캐니스터 테스터로 사용될 수 있다.
구체적으로 증발기(120)는 시스템 콘트롤러(110)의 제어에 따라, 탄화수소에서 발생하는 증발가스를 버블러(124)에 의해 발생된 기체와 함께 증발가스 배출구(128)를 통해 배출한다.
증발기는(120)는 그 구성요소로서, 탄화수소 가열기(121), 온수 열교환기(122), 냉수 열교환기(123), 버블러(124), 레벨 스위치(125), 온도 센서(126) 및 저유조(127)를 포함한다. 이하 각 구성요소에 대해 간단히 설명하기로 한다.
탄화수소 가열기(121)는 탄화수소 탱크(200)로부터 공급받은 탄화수소를 가열한다. 구체적으로 탄화수소 가열기(121)는, 미리 설정된 세팅 값에 따라 공급받은 탄화수소에 열을 가해 탄화수소의 온도를 일정 온도까지 높인다. 예를 들어, 실온 상태에서 탄화수소 탱크(200)로부터 공급받은 탄화수소의 온도가 18도씨인 경우, 탄화수소 가열기(121)는 직접적인 열을 가하거나 온수를 이용한 중탕 등의 간접적인 방법을 통해 저유조 내의 탄화수소의 온도와 같은 온도로 공급받은 탄화수소를 18도씨에서 40도씨로 가열한다.
온수 열교환기(122) 및 냉수 열교환기(123)는, 저유조(127) 내의 탄화수소의 온도를 조절한다. 즉, 시스템 콘트롤러(110)의 수량 조절용 밸브(V3, V4) 제어에 따라, 온수 열교환기(122)는 저유조(127) 내의 탄화수소의 온도를 높이고, 냉수 열교환기(123)는 저유조(127) 내의 탄화수소의 온도를 낮춘다. 온수 열교환기(122)와 냉수 열교환기(123)는 각자가 포함하고 있는 열원 및 냉원을 이용하여 중탕의 방식으로 저유조(127) 내의 탄화수소의 온도를 서서히 변하도록 할 수 있다.
버블러(124)는 저유조(127) 내의 탄화수소에 버블, 즉 기포를 발생시킨다. 버블러(124)는 기체유량 조절기와 연결된다. 그리고 시스템 콘트롤러(110)는 기체유량 조절기를 제어하여 버블러(127)에 공급되는 기체의 양을 조절한다. 여기서, 공기를 비롯하여 다양한 종류의 기체가 버블러(127)에 공급될 수 있다.
버블러(124)는 기체유량 조절기를 통해 공급된 기체를 이용하여 탄화수소 액체 속에 기체 기포를 발생시킨다. 발생된 기체 기포, 예를 들어 공기, 산소 또는 질소 기포는 저유조(127) 내의 탄화수소를 순환시키는 역할을 한다. 저유조(127) 내의 탄화수소 내로 공급된 기체로 인한 기체 기포는 유면 위로 떠오르면서 탄화수소 증발가스의 증발을 촉진하는 역할을 한다. 유면 위로 떠오른 기체 기포가 터지면서, 기체는 배출구(128)를 지나 회수 경로 상의 기체 배출구로 배출된다.
그리고 시스템 콘트롤러(100)는, 증발가스 배출구(128)를 통해 배출되는 증발가스의 중량 또는 부피에 비례하여 버블러(124)로 유입되는 기체의 양을 제어하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 탄화수소 증발가스의 중량이 포집 장치의 중량 변화에 기초하여 측정되고, 측정된 탄화수소 증발가스의 중량을 이용하여 탄화수소 증발가스의 부피가 연산된다.
상기 증발가스의 부피는, 상기 증발가스 배출구(128)를 통해 배출된 증발가스의 몰 대비 중량, 즉 중량/몰 값으로부터 연산되는 것을 특징으로 한다.
레벨 스위치(125)는, 저유조(127) 내의 탄화수소의 유면, 즉 레벨(level)을 판독 또는 측정한다. 구체적으로, 레벨이 미리 설정되는 경우, 예를 들어 제1 레벨(LS1)과 이보다 낮은 제2 레벨(LS2)이 미리 설정된 경우, 레벨 스위치(125)는 저유조(127) 내의 탄화수소의 레벨을 측정하고, 측정된 레벨이 미리 설정된 제1 레벨 또는 제2 레벨에 도달하는 경우, 레벨 도달 사실을 시스템 콘트롤러(110)에 통보한다. 그러면, 시스템 콘트롤러(110)는 해당 레벨에서 탄화수소의 양이 변하지 않도록 탄화수소 탱크(200)와 탄화수소 가열기(121) 사이에 위치하는 제1 밸브(V1) 및 저유조(127)에서 유출되는 탄화수소의 양을 조절하는 제2 밸브의 개폐를 제어한다.
온도 센서(126)는 저유조(127) 내의 탄화수소 및/또는 탄화수소 증발가스의 온도를 측정하고, 측정 값을 시스템 콘트롤러(110)에 전송한다. 그러면, 시스템 콘트롤러(110)는 온도 측정 값을 이용하여 탄화수소 가열기(121), 온수 열교환기(122) 및 냉수 열교환기(123)를, 구체적으로 말하면 이들과 각각 연결된 제1 밸브(V1), 제3 밸브(V3) 및 제4 밸브(V4)의 개폐를 각각 제어한다.
저유조(127)는 탄화수소 탱크(200)로부터 탄화수소를 공급받아 탄화수소를 가둔다. 저유조(127)는 탄화수소를 공급받는 유입구 및 유출구를 포함한다. 유입구 측에는 제1 밸브(V1)가 구비되고, 유출구 측에는 제2 밸브(V2)가 구비된다. 제1 밸브 및 제2 밸브 모두 시스템 콘트롤러(110)의 의해 개폐가 제어된다. 유출구를 통해 유출된 탄화수소는 따로 탄화수소를 저장하는 탱크로 피드백될 수 있다.
마찬가지로 온수 열교환기(122) 및 냉수 열교환기(123)로 공급된 온수 또는 냉수는 각 교환기(122, 123)를 거친 후 다시 각 공급부(300, 400)로 피드백될 수 있다.
상기와 같이 시스템 콘트롤러(110)는 기체유량 조절기(101)를 통해 유입되는 기체의 양을 제어하고, 온도 센서(126)에 의해 센싱된 온도 값에 기반하여, 각각에 구비된 각 밸브(V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7)를 제어함으로써 탄화수소 가열기(121), 저유조(127), 온수 열교환기(122) 및 냉수 열교환기(123)를 통해 탄화수소의 양과 온도를 제어할 수 있다.
이하 시스템 콘트롤러(100)의 탄화수소 유량 제어, 특히 레벨 제어에 대해 설명하기로 한다.
도 2를 다시 참조하면, 증발기(120)에 구비된 레벨 스위치(125)가 묘사되어 있다.
시스템 콘트롤러(110)는, 증발가스 배출구(128)를 통해 배출되는 증발가스의 속도 및/또는 양에 기초하여, 저유조(127)로 주입되는 탄화수소를 조절하는 제1 밸브(V1)와 저유조(127)에서 배출되는 탄화수소의 양을 제어하는 제2 밸브(V2)를 제어한다.
또한, 시스템 콘트롤러(110)는 레벨 스위치(125)를 이용하여 제1 밸브 및 제2 밸브를 제어하는 타이밍을 판단한다. 구체적으로, 레벨 스위치(125)는 저유조(127) 내의 탄화수소의 유면을 판독하여 유면의 위치 정보를 시스템 콘트롤러(110)에 송신한다. 시스템 콘트롤러(110)는 수신한 유면의 위치 정보에 기초하여 제1 밸브 및 제2 밸브를 이용하여 저유조(127)의 유입 또는 유출되는 탄화수소의 양을 제어할 수 있다.
시스템 콘트롤러(110)가 수행하는 유면의 레벨 제어는, 제1 레벨, 제1 레벨 또는 제1 레벨 내지 제2 레벨 사이의 어떤 레벨에서 감지된 탄화수소의 유면에 기초하여 탄화수소의 유입 및/또는 유출 양을 제어하는 것을 포함한다.
도 3은 도 2에서 배출구에서 확장되는 장치의 구성도이다.
도 3을 참조하면, 탄화수소 증발가스 발생 장치(100)는, 배출된 탄화수소 증발가스의 유출량을 조절하는 밸브; 및/또는 배출된 탄화수소 증발가스의 온도를 조절하는 온도조절 장치를 더 포함하고, 상기 시스템 콘트롤러는, 상기 밸브의 개폐를 제어함으로써 증발가스의 수득률을 제어할 수 있다.
상기 밸브는 2개로서, 하나는 제5 밸브로서 탄화수소 증발가스가 응축되어 저유조(127)로 피드백되는 경로에, 다른 하나는 제6 밸브로서 탄화수소 증발가스가 캐니스터 등에 의해 포획되는 경로에 마련될 수 있다. 그리고, 피드백되는 경로에 설치된 응축 장치(129)는 탄화수소 증발가스를 응축시킨다. 그리고 탄화수소 증발가스에 포함된 기체는 대기로 배출된다.
상기 제5 밸브와 제6 밸브의 개폐는 서로 상보적으로 동작할 수 있다. 즉, 포집되는 탄화수소 증발가스의 수득률을 줄이기 위해 제6 밸브가 닫힌 경우, 제5 밸프가 오픈되어, 탄화수소 증발가스를 응축시켜 피드백 시킨다. 반대로, 제5 밸브가 닫힘으로 변화되면, 탄화수소 증발가스의 피드백이 중지되고, 배출구를 통과한 탄화수소 증발가스는 포집 경로를 따라 포집됨으로써 수득률이 증가한다.
상기 온도조절 장치로서 온수 열교환기(131) 및 냉수 열교환기(132)가 사용될 수 있다. 각 냉수 열교환기(132)는 캐니스터 등에 포집되는 탄화수소 증발가스의 한계 온도를 초과하는 온도만큼을 낮게 제어하여 캐니스터가 열화되는 것을 방지할 수 있다. 그리고 온수 열교환기(122)는 열화가 일어나지 않는 한계 온도까지 증발가스의 온도를 올릴 수도 있다.
도 3을 참조하면, 배출구에서 증발가스의 포집을 위한 배관과 피드백을 위한 배관이 묘사되어 있다. 여기서 포집되는 증발가스의 양은 시스템 콘트롤러(110)의 제어 명령에 따라 제6 밸브에 의해 제어되고, 피드백되는 증발가스의 양은 제5 밸브에 의해 제어된다.
응축 장치(129)는 대기로 방출될 증발가스를 응축시켜 저유조(127)로 피드백 시킨다.
또한, 증발가스의 응축을 막기 위해 배출구(128)를 포함하여, 포집 경로 상의 배관은 바이톤(viton) 또는 테프론(teflon) 재질로 만들어지는 것이 바람직하다.
상기와 같은 배출구에서 연장되는 장치가 추가됨으로써 본 발명의 실시 예에 따라 포집되는 탄화수소 증발가스는, 저유조(127) 내에서는 탄화수소 유입량 제어, 온도 및 레벨에 따른 증발량 제어, 배출구(128)를 지나서는 포집 상태의 온도 제어 및 포집 량 제어가 가능하다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄화수소 증발가스 발생 방법의 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 탄화수소 증발가스 발생 방법(S100)은 S110 내지 S131 단계를 포함한다. 각 단계는 본 발명의 실시 예에 따른 탄화수소 증발가스 발생 장치(100)에 의해 수행된다. 특히 각 단계는 시스템 콘트롤러(110)의 제어에 의해, 탄화수소 증발가스 발생장치(100)의 구성요소에 의해 수행된다.
기본적으로 탄화수소를 가둘 수 있는 저유조(127)가 준비된다. 탄화수소 탱크(200)는 저유조(127)에 탄화수소, 예를 들면 가솔린을 공급한다.
먼저, 탄화수소 증발가스 발생 장치(100)에 의한 탄화수소 증발가스 발생 방법에 따라, 탄화수소를 공급받고, 상기 탄화수소를 저장하고, 상기 탄화수소에서 증발가스가 발생된다(S110).
다음으로, 발생된 증발가스는 탄화수소가 저장된 공간, 즉 저유조(127) 밖에서 포집된다(S120). 여기서, 탄화수소 증발가스는 캐니스터(Canister)를 통해 포집될 수 있다.
다음으로, 증발가스 발생으로 인해 줄어드는 탄화수소의 양이 보충된다(S130). 증발가스의 배출 및 포집으로 인해 저유조(127) 내의 탄화수소의 양은 점점 줄어 들고 저유조(127)의 유면 레벨은 점점 내려갈 수 있다. 따라서, 제 1 밸브 제어를 통해 탄화수소 탱크로부터 탄화수소가 저유조(127) 내로 보충된다.
여기서, 상기 S110 내지 S130의 각 단계는 탄화수소의 온도 및 탄화수소의 양을 제어하는 단계(S111, S121, S131)를 포함한다. 즉, 각 단계 별로 시스템 콘트롤러(110)는 탄화수소의 온도 및 양을 제어 동작을 수행한다.
특히, S110 단계에서, 탄화수소는 공급, 저장 및 증발 단계에서 탄화수소의 온도 및 양이 시스템 콘트롤러(110)에 의해 제어될 수 있다(S111). 탄화수소의 공급량은 밸브를 통해, 탄화수소의 온도는 온도조절 장치, 예를 들어 온수 및 냉수 열교환기를 통해 조절될 수 있다. 또한, 탄화수소는 가열기(121)에 의해 저유조(127)내의 탄화수소의 온도에 맞게 가열되어 공급될 수 있다(S112-1).
S120 단계에서, 탄화수소의 온도 및 양이 시스템 콘트롤러(110)에 의해 제어될 수 있다(S121). 배출되는 탄화수소 증발가스 중에서 포집되는 양이 제어되고, 그 나머지 양은 저유조 내로 피드백될 수 있다. 또한, 포집되는 탄화수소의 온도가 제어되어야 한다. 이는 포집 장치, 예를 들어 캐니스터의 열화 방지를 위해 반드시 필요한 과정이다.
탄화수소의 양을 보충하는 단계(S130)는, 상기 포집된 증발가스의 중량을 측정하는 단계(S132-1); 및 상기 중량에 비례하여 저유조 내로 유입되는 기체유량을 제어하는 단계(S132-2)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 증발가스의 중량을 측정하는 단계(S132)는, 상기 증발가스의 몰당 중량을 이용하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 저울을 이용하여 캐니스터(Canister)에 포집된 증발가스의 중량을 측정한다. 여기서 중량은 상기 몰당 중량을 이용하고, 이를 부피로 환산한다. 그리고 환산된 증발가스의 양에 비례하게, 예를 들어 1:1 비율로 기체유량 조절기를 통해 버블러(124)로 기체가 주입되고, 주입된 기체는 기체 방울 형태로 주유조(127) 내로 투입된다.
상기 탄화수소의 온도 및 탄화수소의 양을 제어하는 단계(S111)는, 열원 및 냉원을 이용하여 탄화수소의 온도를 제어하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 열원으로서 온수가 사용되고, 냉원으로서 냉수가 사용될 수 있다. 상기 중탕 방식에 의해 물과 탄화수소 사이에 열교환이 이루어질 수 있다.
특히, 상기 탄화수소의 온도 및 탄화수소의 양을 제어하는 단계(S111)는, 공급받은 탄화수소를 가열하는 단계(S112-1)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 설명하였듯이 탄화수소 가열기(121)를 통해 수동 또는 자동으로 저유조(127)로 투입되는 탄화수소의 온도가 저유조(127) 내의 탄화수소의 온도에 일치되도록 제어된다.
상기 탄화수소에서 증발가스를 발생시키는 단계(S110)는, 상기 탄화수소 내에 기체 방울을 발생시키는 단계(S112-2)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 설명하였듯이, 버블러(124)의 동작에 따라 탄화수소의 혼합이 고루 이루어지고 표면에서의 증발이 촉진될 수 있다(S132).
또한, 상기 탄화수소의 양을 보충하는 단계(S130)는, 미리 설정된 온도 범위에서 시간당 탄화수소 증발가스 취득 양이 한계 취득 양에 미치지 못하는 경우, 최저 레벨까지 탄화수소를 배출하고(S134), 최대 레벨까지 탄화수소의 양을 보충하거나, 현재 레벨에서 최대 레벨까지 탄화수소의 양을 보충하는 단계(S135)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 레벨 스위치(125)가 판독할 수 있는 저유조(127)에 담긴 탄화수소의 제1 레벨(LS1)과 제2 레벨(LS2)이 미리 설정된다. 제1 레벨은 제2 레벨보다 높은 레벨이다. 그리고 제1 레벨과 제2 레벨의 높이 차는, 레벨 차이로 인한 부피가 전체 저유조(127) 부피의 50%이하 바람직하게는 5% 내지 10%가 되도록 제1 레벨 및 제2 레벨의 높이 차를 설정하는 것이 바람직하다. 이는 새로 유입되는 탄화수소로 인해 저유조(17) 내의 탄화소소의 온도 변화가 최소로 하기 위함이다.
한계 취득 양으로 분당 0.8g의 탄화수소 증발가스의 취득 양이 미리 설정된 경우,
제1 레벨에서 시작되어 유면이 점점 낮아지면서 증발가스가 발생하고, 포집된다. 그리고 포집체인 캐니스터의 늘어난 중량을 측정함으로써, 포집된 탄화수소 증발가스의 중량이 측정된다. 만약에 적정 취득 양이 분당 1g인 경우, 이는 유로6 기준이 요구하는 양이기도 한데, 측정 결과 취득 량이 분당 1g에 미치지 못하는 경우, 시스템 콘트롤러(110)는 온도 제어를 통해 측정 량을 높일 수 있다. 그럼에도 불구하고, 미리 설정된 온도 범위에서 취득 량이, 한계 취득 양에 해당하는 분당 0.8g을 넘지 못하는 경우, 시스템 콘트롤러(110)는 탄화수소의 레벨이 제2 레벨에 도달하지 않은 경우라도, 현재 레벨에서 제1 레벨까지 탄화수소를 보충하거나, 제2 레벨까지 탄화수소의 양을 배출한 후 다시 제1 레벨까지 탄화수소를 보충하도록 제어한다. 그리고, 제1 레벨에서 다시 탄화수소 증발가스의 증발 및 포집이 이루어진다. 탄화수소 증발가스의 취득 양이 한계 취득 양에 미치지 못하는 이유는, 여러 가지가 있을 수 있으나, 유입된 탄화수소의 품질이 원인이 될 수 있다.
종합적으로 시스템 콘트롤러는 일정 범위 내에서 취득 양을 온도 제어를 통해 조절하고, 미리 설정된 온도 범위 내에서 취득 양이 한계 취득 양에 미치지 못하는 경우에는 저유조의 레벨 제어를 이용하여 탄화수소를 바로 보충하거나 배출 후 보충하도록 밸브들을 제어한다.
저유조(127)의 부피는 다양하게 구현될 수 있는데, 예를 들어 저유조의 높이가 85mm인 경우, 제1 레벨의 높이는 40 내지 45mm, 제2 레벨의 높이는 40 내지 35mm로 구현될 수 있는데, 반드시 상기 예로 한정되는 것은 아니다. 상기 수치는 저유조(127) 내에서 탄화수소의 증발이 이루어지는 최소 공간이 필요함을 나타내 준다.
상기와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄화수소 증발가스 발생 장치(100)에 의해 수행되는 탄화수소 증발가스 발생 방법은, 환경 보호를 위해 더욱 강화된 유로6 기준이 요구하는 차량용 캐니스터의 품질을 검사하는 방법 및 테스터에 사용될 수 있다.
상기 도면을 통해 설명된 일 실시 예에 따른 탄화수소 증발가스 발생 방법(S100)은, 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행이 가능한 명령어 셋을 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.
이와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 일정한 속도로 안정적으로 탄화수소 증발가스를 발생시킬 수 있다.
또한, 탄화수소 증발가스의 발생량을 정교하게 제어할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 탄화수소 증발가스 발생 장치
110: 시스템 콘트롤러
120: 증발기
121: 탄화수소 가열기
122: 온수 열교환기
123: 냉수 열교환기
124: 버블러
125: 레벨 스위치
126: 온도 센서
127: 저유조
128: 배출구
129: 응축 장치
200: 탄화수소 탱크
300: 온수 공급부
400: 냉수 공급부

Claims (20)

  1. 탄화수소 탱크로부터 탄화수소를 공급받아 가두는 저유조와 상기 저유조 내의 탄화수소에 기포를 발생시키는 버블러를 포함하는 증발기;
    상기 저유조가 가두고 있는 탄화수소의 양을 제어하고, 열원(Heat Source) 및 냉원(Cold Source)을 이용하여 증발기 내의 온도 및 상기 탄화수소의 온도를 제어하고, 그리고 버블러로 유입되는 기체의 양을 제어하는, 시스템 콘트롤러를 포함하되,
    상기 증발기는 상기 시스템 콘트롤러의 제어에 따라, 탄화수소에서 발생하는 증발가스를 상기 버블러에 의해 발생된 기체와 함께 증발가스 배출구를 통해 배출하는 것을 특징으로 하는, 탄화수소 증발가스 발생 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 탄화수소 증발가스 발생 장치는,
    탄화수소 탱크로부터 공급되는 탄화수소의 양을 조절하는 제1 밸브 및 저유조에서 배출되는 탄화수소의 양을 조절하는 제2 밸브를 더 포함하고,
    상기 시스템 콘트롤러는,
    상기 제1 밸브 및 제2 밸브의 개폐를 제어함으로써 증발기 내의 탄화수소의 양을 제어하는 것을 특징으로 하는, 탄화수소 증발가스 발생 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 저유조는,
    저유조 내의 증발가스 및 탄화수소의 온도를 측정하는 온도센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 탄화수소 증발가스 발생 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 증발기는,
    온수 공급부로부터 온수를 공급받아 온수의 열을 탄화수소에 교환하는, 상기 열원에 해당하는 온수 열교환기; 및
    냉수 공급부로부터 냉수를 공급받아 탄화수소의 열을 냉수에 교환하는, 상기 냉원에 해당하는 냉수 열교환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 탄화수소 증발가스 발생 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 탄화수소 증발가스 발생 장치는,
    온수 공급부로부터 공급되는 온수의 양을 조절하는 제3 밸브; 및
    냉수 공급부로부터 공급되는 냉수의 양을 조절하는 제4 밸브를 더 포함하고,
    상기 시스템 콘트롤러는,
    상기 제3 밸브 및 제4 밸브의 개폐를 제어함으로써 온도센서를 이용하여 증발기 내의 탄화수소의 온도를 제어하는 것을 특징으로 하는, 탄화수소 증발가스 발생 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 증발기는,
    탄화수소 탱크로부터 공급받은 탄화수소의 온도를 높여서 저유조 내의 탄화수소의 온도와 같게 하는 탄화수소 가열기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 탄화수소 증발가스 발생 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 증발기는,
    상기 저유조의 탄화수소 레벨(level)을 판독하는 레벨 스위치를 더 포함하고,
    상기 시스템 콘트롤러는,
    상기 레벨 스위치를 이용하여 미리 설정된 레벨들 사이에서 탄화수소의 양을 제어하는 것을 특징으로 하는, 탄화수소 증발가스 발생 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 탄화수소 증발가스 발생 장치는,
    상기 기체의 양을 조절하는 기체유량 조절기를 더 포함하고,
    상기 시스템 콘트롤러는,
    상기 기체유량 조절기의 개폐를 제어함으로써 상기 버블러로 유입되는 기체의 양을 제어하는 것을 특징으로 하는, 탄화수소 증발가스 발생 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 시스템 콘트롤러는,
    상기 증발가스 배출구를 통해 배출되어 포집된는 증발가스의 중량에 비례하여 상기 버블러로 유입되는 기체의 양을 제어하는 것을 특징으로 하는, 탄화수소 증발가스 발생 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 증발가스의 중량은,
    상기 증발가스 배출구를 통해 배출되는 증발가스 포집장치의 중량 변화를 이용하여 측정되는 것을 특징으로 하는, 탄화수소 증발가스 발생 장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 탄화수소 증발가스 발생 장치는,
    배출된 탄화수소 증발가스 중에서 포집되는 탄화수소 증발가스의 양을 조절하는 밸브; 및
    배출된 탄화수소 증발가스의 온도를 조절하는 온도조절 장치를 더 포함하고,
    상기 시스템 콘트롤러는,
    상기 밸브의 개폐를 제어함으로써 탄화수소 증발가스의 수득률을 제어하고;
    온도조절 장치를 제어함으로써 탄화수소 증발가스의 응축을 방지하는 것을 특징으로 하는, 탄화수소 증발가스 발생 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 탄화수소 증발가스 발생 장치는,
    상기 포집되는 탄화수소 증발가스 양의 조절에 따라 회수되는 탄화수소 증발가스의 양을 조절하는 밸브 및;
    회수되는 탄화수소 증발가스를 응축하기 위한 냉각장치를 더 포함하고,
    상기 시스템 콘트롤러는,
    상기 포집을 조절하는 밸브 및 상기 회수를 조절하는 밸브를 서로 상보적으로 제어하는 것을 특징으로 하는, 탄화수소 증발가스 발생 장치.
  13. 탄화수소에서 증발가스를 발생시키는 방법에 있어서,
    탄화수소를 공급받고, 상기 탄화수소를 저장하고, 상기 탄화수소에서 증발가스를 발생시키는 단계;
    상기 증발가스를 저유조 밖에서 포집하는 단계; 및
    증발가스 발생으로 인해 줄어드는 탄화수소의 양을 보충하는 단계를 포함하되,
    상기 각 단계 별로 탄화수소의 온도 및 탄화수소의 양을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 탄화수소 증발가스 발생 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 탄화수소의 양을 보충하는 단계는,
    상기 포집된 증발가스의 중량을 측정하는 단계; 및
    상기 중량을 이용하여 탄화수소의 공급량을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 탄화수소 증발가스 발생 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 증발가스의 중량을 측정하는 단계는,
    상기 증발가스의 포집장치의 중량 변화를 이용하는 것을 특징으로 하는, 탄화수소 증발가스 발생 방법.
  16. 청구항 13에 있어서,
    상기 탄화수소의 온도 및 탄화수소의 양을 제어하는 단계는,
    열원 및 냉원을 이용하여 탄화수소의 온도를 제어하는 것을 특징으로 하는, 탄화수소 증발가스 발생 방법.
  17. 청구항 13에 있어서,
    상기 탄화수소의 온도 및 탄화수소의 양을 제어하는 단계는,
    공급받은 탄화수소를 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 탄화수소 증발가스 발생 방법.
  18. 청구항 13에 있어서,
    상기 탄화수소에서 증발가스를 발생시키는 단계는,
    상기 탄화수소 내에 기체 방울을 발생시키는 단계; 및
    저유조 내로 유입되는 기체유량을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 탄화수소 증발가스 발생 방법.
  19. 청구항 13에 있어서,
    상기 탄화수소의 양을 보충하는 단계는,
    미리 설정된 온도 범위에서 시간당 탄화수소 증발가스 취득 양이 한계 취득 양에 미치지 못하는 경우,
    제2 레벨까지 탄화수소를 배출하고 제1 레벨까지 탄화수소의 양을 보충하거나 현재 레벨에서 제1 레벨까지 탄화수소의 양을 보충하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 탄화수소 증발가스 발생 방법.
  20. 탄화수소에서 증발가스를 발생시키는 방법에 있어서,
    탄화수소를 공급받고, 상기 탄화수소를 저장하고, 상기 탄화수소에서 증발가스를 발생시키는 단계;
    상기 증발가스를 저유조 밖에서 포집하는 단계; 및
    증발가스 발생으로 인해 줄어드는 탄화수소의 양을 보충하는 단계를 포함하되,
    상기 각 단계 별로 탄화수소의 온도 및 탄화수소의 양을 제어하는 단계를 더 포함하는 탄화수소 증발가스 발생 방법을 수행하도록 연산되는 저장된 명령어들을 갖는 비-일시적인 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
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