KR102163968B1

KR102163968B1 - 연료냄새 차단용 밸브장치

Info

Publication number: KR102163968B1
Application number: KR1020150173292A
Authority: KR
Inventors: 정장현
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2015-12-07
Filing date: 2015-12-07
Publication date: 2020-10-12
Also published as: KR20170066982A

Abstract

본 발명은 연료주입구의 증발가스 배출구로 방출되는 연료증발가스(HC 가스)가 차실내로 유입되는 것을 막아주는 밸브장치에 관한 것이다.
본 발명은 연료탱크로부터 연장되는 밴트호스의 내부 일측에 연료탱크 압력과 연계되면서 오픈 상태를 가변시킬 수 있는 구조의 플렉시블 밸브를 구비하여, 연료냄새(HC 가스)의 시간당 외부 배출량을 지연시켜 공기 중 자연 희석량을 증가시키는 새로운 개념의 밸브장치를 구현함으로써, 연료냄새의 실내 유입으로 인한 소비자들의 불만을 해소할 수 있고, 쾌적한 차실내 환경을 확보할 수 있는 연료냄새 차단용 밸브장치를 제공한다.

Description

연료냄새 차단용 밸브장치{Valve device for odor prevention of fuel evaporative gas}

본 발명은 연료냄새 차단용 밸브장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료주입구의 증발가스 배출구로 방출되는 연료증발가스(HC 가스)가 차실내로 유입되는 것을 막아주는 밸브장치에 관한 것이다.

일반적으로 연료탱크 등 연료계에서 발생하는 연료증발가스는 종래에는 대기중에 방출하였으나, 이 연료증발가스는 탄화수소가 주성분이어서 이를 그대로 배출하게 되는 경우 환경오염을 유발하게 되므로 연소실로 유도한 후에 이를 연소시켜 배출하게 된다.

이러한 연료증발가스는 외기온이 고온이거나 엔진에서 리턴된 고온의 연료로부터 증발하여 생성되는데, 이 연료증발가스를 연료탱크의 외부로 배출하지 않으면 연료탱크 내의 내부압이 증가하여 연료탱크의 변형을 가져오는 원인이 되며, 또 연료의 원활한 급송을 방해하는 장애요인이 되므로 통상 연료증발가스를 처리하기 위한 장치를 엔진룸에 설치하고 있다.

예를 들면, 도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 연료탱크(10)의 내부에서 발생되는 연료증발가스의 압력이 설정압력 이상으로 상승되었을 경우에 2-웨이 밸브(미도시)가 개방되면서 캐니스터(11)측으로 연료증발가스를 배출된다.

이렇게 연료탱크(10)에서 증발되어 배출되는 연료증발가스는 캐니스터(11)에 저장되고, 엔진의 RPM 및 상태에 따라 작동하는 퍼지제어밸브(미도시)가 개방 동작됨에 따라서 캐니스터(11)에 저장되어 있는 연료증발가스는 엔진의 서지탱크(미도시) 내로 유입되어 사용된다.

한편, 하절기와 같은 고온 상태에서 연료증발가스의 발생량이 많아지는 경우, 또 엔진 IDLE 구동 시와 같이 소모되는 연료량이 적은 상태에서 요구되는 퍼지량이 적은 경우 등과 같은 조건에서는 연료탱크(10)에서 발생한 연료증발가스는 벤트호스(12)를 통해 연료주입구(13)의 일측에 있는 증발가스 배출부(14)를 통해 대기 중으로 방출된다.

도 1과 도 2에서 미설명 부호 15는 필러박스, 16은 씰링커버, 17은 도어캐처, 22는 연료파이프를 각각 나타낸다.

하지만, 연료증발가스가 대기 중으로 방출되는 과정에서 증발가스 배출부를 빠져나온 연료증발가스가 차량 정차 중 에어컨 흡기를 통해 실내로 유입되는 경우가 있고, 이러한 연료증발가스의 실내 유입으로 심한 냄새와 두통을 유발하게 되는 등 연료냄새의 실내 유입으로 인한 운전자 불만이 많이 발생하는 문제가 있다.

즉, 여름철이나 겨울철 갑작스러운 연료냄새 실내 유입 시 외부 배출이 힘들어 소비자 불만이 발생하는 문제가 있다.

한국 공개특허공보 10-2009-0062608호

따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 연료탱크로부터 연장되는 밴트호스의 내부 일측에 연료탱크 압력과 연계되면서 오픈 상태를 가변시킬 수 있는 구조의 플렉시블 밸브를 구비하여, 연료냄새(HC 가스)의 시간당 외부 배출량을 지연시켜 공기 중 자연 희석량을 증가시키는 새로운 개념의 밸브장치를 구현함으로써, 연료냄새의 실내 유입으로 인한 소비자들의 불만을 해소할 수 있고, 쾌적한 차실내 환경을 확보할 수 있는 연료냄새 차단용 밸브장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 연료냄새 차단용 밸브장치는 다음과 같은 특징이 있다.

상기 연료냄새 차단용 밸브장치는 연료탱크로부터 연장되는 밴트호스의 내부에 지지되는 구조로 설치되어 연료탱크 압력과 연계되면서 오픈 상태를 두 단계로 가변시킬 수 있는 형태로서, 연료증발가스 배출을 위한 중심부의 센터 홀을 가지는 고정형 밸브판과, 연료증발가스 배출을 위한 중심부의 센터 홀과 이 센터 홀 외측 둘레의 외곽 홀을 가지고 있으며 상기 고정형 밸브판의 후단 위치에 간격을 두고 나란하게 배치되어 연료탱크의 압력에 따라 전후로 젖힘 변형되면서 고정형 밸브판에 있는 센터 홀을 선택적으로 차단하는 플렉시블 소재의 가동형 밸브판을 포함하는 형태로 이루어진다.

여기서, 상기 고정형 밸브판은 플랫(Flat) 형태의 원판으로 이루어질 수 있고, 상기 가동형 밸브판은 구면 형태의 원판으로 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 가동형 밸브판의 센터 홀은 고정형 밸브판의 센터 홀에 비해 상대적으로 작은 직경으로 이루어질 수 있고, 가동형 밸브판의 외곽 홀은 좌우 대칭의 호(弧) 형상을 하고 있는 슬릿 형태의 홀로 이루짐과 더불어 고정형 밸브판의 센터 홀에 비해 상대적으로 큰 직경을 가질 수 있다.

바람직한 실시예로서, 상기 가동형 밸브판이 앞쪽으로 젖힘 변형한 상태에서는 고정형 밸브판의 센터 홀이 차단되면서 가동형 밸브판의 센터 홀을 통해서만 연료증발가스가 배출될 수 있는 한편, 상기 가동형 밸브판이 뒷쪽으로 젖힘 변형한 상태에서는 고정형 밸브판의 센터 홀이 개방되면서 가동형 밸브판의 센터 홀과 외곽 홀, 그리고 고정형 밸브판의 센터 홀 모두를 통해서 연료증발가스가 배출될 수 있다.

본 발명에서 제공하는 연료냄새 차단용 밸브장치는 다음과 같은 장점이 있다.

연료탱크에서 발생되는 연료증발가스의 대기 중 배출라인인 벤트호스 내에 2단 오픈 구조를 가지는 밸브장치를 설치하여, 연료탱크 정압 시에는 부분 오픈되도록 하고 평상 시 및 연료탱크 부압 시에는 완전 오픈되도록 함으로써, 연료냄새의 시간단 외부 배출량을 지연시켜서 연료냄새가 차실내로 유입되는 문제를 말끔히 해소할 수 있는 등 소비자 불만 해소는 물론 쾌적한 차실내 환경을 유지할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 일반적인 차량 연료계통을 나타내는 사시도
도 2는 일반적인 차량 연료주입구 및 증발가스 배출부를 나타내는 사시도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료냄새 차단용 밸브장치를 나타내는 사시도 및 단면도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료냄새 차단용 밸브장치의 설치상태를 나타내는 사시도 및 확대도
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료냄새 차단용 밸브장치의 작동상태를 나타내는 사시도 및 단면도

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료냄새 차단용 밸브장치를 나타내는 사시도 및 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료냄새 차단용 밸브장치의 설치상태를 나타내는 사시도 및 확대도이다.

도 3과 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 연료냄새 차단용 밸브장치는 연료냄새의 시간당 외부 배출량을 지연하여 공기 중 자연 희석량을 증가시키는 개념의 구조로 이루어짐으로써, 정차 중 에어컨 흡기를 통해 실내로 유입되는 연료냄새를 차단할 수 있는 특징이 있다.

이러한 연료냄새 차단용 밸브장치는 연료탱크로부터 연장되는 밴트호스의 내부 일측, 예를 들면 연료주입구(13)에 있는 증발가스 배출부(14)에 가까운 쪽에 지지되는 구조로 설치되며, 연료탱크 압력과 연계적으로 동작되면서 오픈 상태를 두 단계로 가변시키는 방식으로 연료냄새의 시간당 외부 배출량, 즉 연료증발가스의 시간당 외부 배출량을 줄일 수 있게 된다.

이를 위하여, 대략 원판 형태로 이루어진 2개의 밸브판, 즉 고정형 밸브판(19)과 가동형 밸브판(21)이 마련되고, 상기 고정형 밸브판(19)과 가동형 밸브판(21)은 벤트호스(12)의 내부에 원형 호스와 동심을 이루면서 앞뒤로 일정간격을 두고 나란하게 배치된다.

이때, 상기 고정형 밸브판(19)과 가동형 밸브판(21) 간의 배치 간격은 가동형 밸브판 변형 시 일부가 겹쳐질 수 있는 정도의 간격, 예를 들면 가동형 밸브판(21)이 앞쪽으로 젖힘 변형된 상태에서 센터 홀(18b)이 있는 밸브판 앞부분이 고정형 밸브(19)의 센터 홀(18a)을 지나서 그 앞쪽으로 돌출될 수 있는 정도의 간격으로 설정될 수 있게 된다.

이러한 상기 고정형 밸브판(19)은 금속이나 경질의 플라스틱 등 연료탱크 압력에 의해 변형을 일으키지 않는 소재로 된 플랫 형태의 원판으로 이루어져 원판 가장자리 부분을 통해 벤트호스(12)의 내벽에 지지되는 구조로 설치된다.

그리고, 상기 가동형 밸브판(21)은 고무 등과 같이 연료탱크 압력에 의해 변형이 가능한 플렉시블한 소재로 된 구면(球面) 형태의 원판, 예를 들면 호 형상의 단면을 가지는 원판으로 이루어져 원판 가장자리 부분을 통해 벤트호스(12)의 내벽에 지지되는 구조로 설치된다.

여기서, 상기 고정형 밸브판(19)과 가동형 밸브판(21)은 접착이나 융착, 또는 브라켓류에 의해 지지되는 구조로 설치될 수 있으며, 이때의 고정형 밸브판(19)과 가동형 밸브판(21)의 지지방식은 당해 기술분야에서 통상적으로 알려져 있는 방식이라면 특별히 제한되지 않고 채택될 수 있다.

또한, 상기 고정형 밸브판(19)에는 원판 중심부분에 센터 홀(18a)이 형성되어 있으며, 이때의 센터 홀(18a)을 통해 벤트호스(12)를 따라 흘러나오는 연료증발가스가 배출될 수 있게 되고, 또 이러한 센터 홀(18a)은 가동형 밸브판(21)에 의해 선택적으로 차단 및 개방될 수 있게 된다.

특히, 상기 가동형 밸브판(21)에는 원판 중심부분에 센터 홀(18b)이 형성되고, 이렇게 형성되는 센터 홀(18b)의 외측 둘레를 따라 좌우 대칭으로 호(弧) 형상을 하고 있는 슬릿 형태의 외곽 홀(20)이 형성된다.

즉, 상기 외곽 홀(20)은 호(弧) 형상을 이루는 2개의 홀이 센터 홀(18b)을 가운데 두고 그 둘레를 따라 동축을 이루며 배치되는 형태가 된다.

이때, 상기 가동형 밸브판(21)에 있는 센터 홀(18b)의 직격은 고정형 밸브판(19)에 있는 센터 홀(18a)의 직경에 비해 상대적으로 작은 직경으로 이루어질 수 있게 된다.

이와 더불어, 상기 가동형 밸브판(21)에 있는 센터 홀(18b)의 둘레에 배치되는 외곽 홀(20)이 이루는 원의 직경(슬릿의 안쪽 원의 직경)은 고정형 밸브판(19)의 센터 홀(18a)이 가지는 직경에 비해 상대적으로 큰 직경을 가질 수 있게 된다.

이에 따라, 상기 가동형 밸브판(21)이 앞쪽으로 젖힘 변형된 상태(증발가스 배출구가 있는 앞쪽을 향해 볼록하게 변형된 상태)에서, 가동형 밸브판(21)의 중심부분, 즉 센터 홀(18b)이 있는 밸브판 가운데 부분이 고정형 밸브판(19)의 센터 홀(18a)을 지나 그 앞쪽으로 돌출되는 경우, 고정형 밸브판(19)의 센터 홀(18a)의 홀 둘레에 밸브판 가운데 부분이 밀착되면서 이때의 센터 홀(18a)이 차단될 수 있게 된다.

결국, 상기 센터 홀(18a)이 차단되고 이 센터 홀(18a) 보다 큰 직경을 가지는 외곽 홀(20)도 차단되므로서, 가동형 밸브판(18b)의 센터 홀(18b)을 통해서만 연료증발가스가 배출될 수 있게 된다.

이와는 반대로, 상기 가동형 밸브판(21)이 뒷쪽으로 젖힘 변형되는 경우(연료탱크가 있는 뒷쪽을 향해 볼록한 형태로 변형된 경우), 이때에는 고정형 밸브판(19)의 센터 홀(18a), 가동형 밸브판(21)의 센터 홀(18b) 및 외곽 홀(20)이 모두 개방되면서 모든 홀을 통해 연료증발가스가 배출될 수 있게 된다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료냄새 차단용 밸브장치의 작동상태를 나타내는 사시도 및 단면도이다.

도 5a에 도시한 바와 같이, 여기서는 평상 시 및 연료탱크 부압 시 가동형 밸브판(21)과 고정형 밸브판(19)의 상태를 보여준다.

상기 가동형 밸브판(21)은 연료탱크측에서 작용하는 부압에 의해, 또는 가동형 밸브판 자체 복원력(초기 세팅 시 가동형 밸브판을 뒷쪽으로 향해 볼록한 형태로 세팅할 수 있다)에 의해 연료탱크가 있는 뒷쪽을 향해 볼록한 형태로 젖힘 변형된다.

따라서, 상기 고정형 밸브판(19)의 센터 홀(18a), 가동형 밸브판(21)의 센터 홀(18b) 및 외곽 홀(20)이 모두 오픈되면서 연료증발가스가 외기가 자유롭게 각 홀을 통해 자유롭게 왕래할 수 있게 된다.

도 5b에 도시한 바와 같이, 여기서는 연료증발가스(HC 가스) 과다 배출 시 등과 같은 연료탱크 정압 시 가동형 밸브판(21)과 고정형 밸브판(19)의 상태를 보여준다.

상기 가동형 밸브판(21)은 연료탱크측에서 작용하는 정압에 의해 증발가스 배출구가 있는 앞쪽을 향해 볼록한 형태로 젖힘 변형됨과 더불어 가동형 밸브판(21)의 센터 홀(18b)이 있는 밸브판 가운데 부분이 고정형 밸브판(19)의 센터 홀(18a)을 지나 그 앞쪽으로 돌출되면서 센터 홀(18a)이 차단될 수 있게 된다.

따라서, 상기 가동형 밸브판(21)의 센터 홀(18b)만 오픈되면서 이때의 센터 홀(18b)을 통해 연료증발가스가 배출될 수 있게 되고, 이렇게 연료증발가스가 배출될 수 있는 통로면적이 상대적으로 축소되는 동시에 배출되려는 연료증발가스 흐름에 일부 방해를 받게 되므로서, 시간당 연료증발가스 방출량이 지연될 수 있게 된다.

결국, 시간당 연료증발가스 방출량이 지연되면서 이에 상대적으로 공기 중 자연 희석량이 증가되므로서, 연료냄새 차실내 유입을 최대한 억제할 수 있게 되고, 따라서 연료냄새 실내 유입으로 인한 소비자 불만을 해소할 수 있게 된다.

10 : 연료탱크
11 : 캐니스터
12 : 벤트호스
13 : 연료주입구
14 : 증발가스 배출부
15 : 필러박스
16 : 씰링커버
17 : 도어캐처
18a,18b : 센터 홀
19 : 고정형 밸브판
20 : 외곽 홀
21 : 가동형 밸브판
22 : 연료파이프

Claims

연료탱크(10)로부터 연장되는 밴트호스(12)의 내부에 지지되는 구조로 설치되어 연료탱크 압력과 연계되면서 오픈 상태를 두 단계로 가변시킬 수 있는 형태로서,
연료증발가스 배출을 위한 중심부의 센터 홀(18a)을 가지는 고정형 밸브판(19)과, 연료증발가스 배출을 위한 중심부의 센터 홀(18b)과 이 센터 홀 외측 둘레의 외곽 홀(20)을 가지고 있으며 상기 고정형 밸브판(19)의 후단 위치에 간격을 두고 나란하게 배치되어 연료탱크의 압력에 따라 전후로 젖힘 변형되면서 고정형 밸브판(19)에 있는 센터 홀(18a)을 선택적으로 차단하는 플렉시블 소재의 가동형 밸브판(21)을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료냄새 차단용 밸브장치.
청구항 1에 있어서,
상기 고정형 밸브판(19)은 플랫 형태의 원판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료냄새 차단용 밸브장치.
청구항 1에 있어서,
상기 가동형 밸브판(21)은 구면 형태의 원판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료냄새 차단용 밸브장치.
청구항 1에 있어서,
상기 가동형 밸브판(21)의 센터 홀(18b)은 고정형 밸브판(19)의 센터 홀(18a)에 비해 상대적으로 작은 직경으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료냄새 차단용 밸브장치.
청구항 1에 있어서,
상기 가동형 밸브판(21)의 외곽 홀(20)은 좌우 대칭의 호(弧) 형상을 하고 있는 슬릿 형태의 홀로 이루짐과 더불어 고정형 밸브판(19)의 센터 홀(18a)에 비해 상대적으로 큰 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 연료냄새 차단용 밸브장치.
청구항 1에 있어서,
상기 가동형 밸브판(21)의 앞쪽 젖힘 변형 시 고정형 밸브판(19)의 센터 홀(18a)이 차단되면서 가동형 밸브판(21)의 센터 홀(18b)을 통해서만 연료증발가스가 배출될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 연료냄새 차단용 밸브장치.
청구항 1에 있어서,
상기 가동형 밸브판(21)의 뒷쪽 젖힘 변형 시 고정형 밸브판(19)의 센터 홀(18a)이 개방되면서 가동형 밸브판(21)의 센터 홀(18b)과 외곽 홀(20), 그리고 고정형 밸브판(19)의 센터 홀(18a) 모두를 통해서 연료증발가스가 배출될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 연료냄새 차단용 밸브장치.