KR20000012161A - 자동차 액화 천연가스 연료의 과도 누출 방지구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 LPG 연료 공급장치에 있어서 공급라인의 파손시 LPG의 과도 누출방지구조에 관한 것으로, 액화된 액상의 충전된 LPG와 그로 부터 기화된 기상의 LPG를 저장하는 탱크와, 탱크에 연결되어 기화기로 LPG를 공급하도록 된 액상의 LPG 공급라인과 기상의 LPG 공급라인을 포함하고, 각각의 공급라인들에는 유사시에 LPG의 흐름을 긴급 차단하도록 차단밸브가 제공되어 있고, 또한 상기 액상과 기상의 LPG 공급라인들을 기화기에 연결된 단일의 공급라인에 선택적으로 연통시켜 LPG를 공급하도록 하는 절환밸브가 각각 제공된 것에 있어서, 적어도 상기 기상의 LPG 연료 공급 절환용 절환밸브(58)는 인입구가 기상의 LPG 공급라인()에 연결되고 절환밸브 내부에 형성된 통로()는 액상의 LPG 공급라인()과 함께 기화기측에 연결된 출구측에 연통되어 절환밸브(57)를 통하여 기화기측으로 공급되는 상대적으로 높은 액상 LPG의 압력이 통로()를 통해 플런저()의 상측에 작용하여 액상의 LPG가 통로를 통해 인입구측으로 역류하지 않게 플런저가 개방되지 않도록 하여 탱크()로 부터 기상의 LPG 연료 공급라인()이 파손되어도 과도한 LPG 누출이 방지되어 폭발사고의 위험이 제거된다.

Description

자동차 액화 천연가스 연료의 과도 누출 방지구조

본 발명은 액화천연가스(이하 LPG라 함)를 연료로 하는 자동차에 있어서 기화기로 공급되는 LPG의 연료 공급 파이프의 파손시에 LPG의 과도한 누출을 방지하여 폭발사고를 방지하도록 하는 LPG 연료의 과도 누출 방지구조에 관한 것이다. 특히, 자동차 트렁크측에 장착되는 LPG 탱크로 부터 액체상태의 LPG 공급라인과 기체상태의 LPG 공급라인을 겸비하여 자동차 기화기에 LPG 연료를 공급하도록 된 자동차의 LPG 연료공급장치에서 기체상태의 LPG 공급라인이 파손된 경우 액체상태의 LPG가 기체상태의 LPG 공급라인으로 흐르지 않도록 하여 LPG가 라인의 파손된 부분을 통해 과도하게 누출되지 않도록 차단함으로써 가스누출로 인한 폭발사고를 미연에 방지하도록 개선된 LPG 연료의 과도 누출방지구조에 관한 것이다.

일반적으로 가솔린 자동차의 경우 액상의 가솔린을 기화기에서 무화시켜 엔진 실린더로 공급하여 연소시킴으로써 구동력을 얻고 있으나, 이와같이 액상 가솔린의 균일한 무화에 따른 기술적인 어려움을 해소하고, 최근에는 매장량이 석유보다 많고 정제에 따른 생산비용이 저렴하여 가솔린 보다 값이 상당히 저렴하여 운전자의 연료비 부담을 경감시킬 수 있는 액화천연가스(LPG)를 연료로 사용하는 자동차가 증가되고 있다. 승용차의 경우에는 트렁크에 액상의 LPG 탱크를 장착하여 그로 부터 파이프를 통해 기화기로 LPG를 공급하도록 하고 있다.

도 1에는 종래의 LPG 연료 자동차의 LPG 공급구조를 개략적으로 도시하고 있으며, 도면의 간략화를 위하여 탱크로부터 기화기까지의 LPG 공급라인 구조만을 도시하였다. 도면에 도시된 바와같이 탱크(1)에 충전된 LPG는 액화된 액상과 그로 부터 기화된 기상으로 저장되어 있으므로 액상의 LPG 공급라인(2)과 기상의 LPG 공급라인(3)이 구비되어 있으며, 각각의 공급라인(2,3)들에는 LPG의 흐름을 긴급 차단하도록 차단밸브(4,5)가 제공되어 있고, 상기 공급라인들은 기화기(6)에 연결된 단일의 공급라인(7)에 연결되고 그 각각의 단부측에는 공급라인(7)에 선택적으로 연통시키도록 하는 절환밸브(8,9)가 제공되어 있다.

상기 차단밸브(4,5)와 절환밸브(8,9)는 통상 솔레노이드밸브이며, 그 각각의 구조는 동일하므로 예로써 기상 LPG 공급라인(3)에 제공된 절환밸브(9)에 대하여 설명하기로 한다. 절환밸브(9)는 LPG 공급라인에 연통된 인입구(10)와 그에 연통된 내부의 중공부로 부터 상단으로 형성된 통로(12) 및 기화기에 연결된 공급라인(7)에 연통되어 상단까지 배출구(11)가 형성된 바디(13)와, 그 상단에 이동가능한 플런저(14)를 구비한 솔레노이드(15)가 장착되어 있다. 상기 솔레노이드에는 플런저(14)에 인접하여 코일(16)이 매설되어 있고 플런저의 상면측에는 스프링(17)이 장착되어 플런저를 닫히는 방향으로, 즉 하강시키는 방향으로 탄성력을 작용시키며, 코일(16)에 전류가 흐르면 플런저 상면측에 제공되어 플런저를 닫히는 방향으로 작용하는 스프링(17)에 대항하는 방향으로 발생되는 전자기력에 의해 플런저(15)가 승강되어 상기 통로(12)와 배출구(11)가 연통되게 되며 전류가 차단되면 전자기력이 제거되므로 스프링(17)에 의해 원위치로 복귀되어 통로(12)와 배출구(11)가 차단됨으로써 기화기로의 공급라인(7)으로 LPG를 선택적으로 공급할 수 있도록 되어 있다. 또한, 바디의 중공부에는 LPG에 포함된 이물질이 실린더로 인입되는 것을 방지하도록 필터(18)가 구비되어 있다. 상기 솔레노이드에는 플런저의 상부에는 측방으로 구멍(19)이 형성되어 있으며, 상기 구멍(19)은 통로(12)와 연통되어 있다.

또한, 플런저의 상부와 스토퍼(20) 사이에는 챔버(21)가 형성되어 출구측과 연통되어 솔레노이드가 작동하지 않을 때는 스프링(17)와 함께 기체상태의 LPG의 압력이 플런저를 하강시키는 방향으로 작용하여 통로(12)와 출구측을 폐쇄시키며, 솔레노이드가 작동하면 플런저가 상승하게 되어 통로(12)와 츨구측이 연통되어 기체상태의 LPG가 기화기로 공급될 수 있다.

이러한 구조의 자동차 LPG 연료 공급장치에 있어서, 자동차의 운행중에 예를들어 도면에 도시된 공급라인(3)에 파손이 생겨 기상의 LPG가 누출되는 경우 도면에 도시되지 않았지만 예를들어 압력센서에 의해 라인에서의 급격한 압력강하를 감지하여 통상적인 제어방법에 의해 차단밸브들을 모두 닫도록 하지만, 공급라인(2) 내부에 있는 액상의 LPG의 압력이 1.5㎏/㎠ 이상인 경우에는 플런저(3)를 상향이동시켜 통로(12)와 배출구(11)가 연통되어 상대적으로 고압의 LPG가 공급라인(3)으로 역류하여 파손된 부분을 통해 과도하게 누출될 수 있으므로 폭발사고의 위험이 있다. 이에 대하여 스프링(17)의 작용압력을 더욱 크게 하면 LPG의 압력에 의해 플런저(14)가 개방되는 문제는 해결할 수 있으나, 이 경우 밸브가 매우 크게 제작되어야 하므로 비용증가를 초래할 뿐만 아니라 및 협소한 장착공간으로 인하여 밸브의 크기가 제한을 받기 때문에 이와같이 플런저에 작용하는 스프링의 압력 증가에 의한 문제해결에 어려움이 있다.

위에서는 기상의 LPG 공급라인의 파손의 경우를 예로 하여 설명하였으나, 액상의 LPG 공급라인이 파손되는 경우에도 마찬가지로 액상의 LPG 공급라인내의 압력이 저하되고 상대적으로 기상의 LPG 압력이 크게 되어 전술한 바와같이 절환밸브(9)의 플런저가 개방되어 기상의 LPG가 역류되어 누출될 수 있어서 역시 마찬가지로 LPG의 과도한 누출이 야기되어 폭발사고의 위험이 있다.

본 발명은 상술한 종래 LPG 연료 공급장치에서의 공급라인 파손시 LPG 의 누출에 따른 폭발사고의 위험을 해소하기 위한 것으로, 기존의 LPG 연료 공급장치의 구조를 크게 변경시키지 않고 LPG 공급라인의 파손시 LPG의 과도한 누출을 방지하도록 LPG의 흐름을 역류하지 않도록 간편하게 제어하여 주행중 LPG 연료 공급라인의 파손시에도 안전하도록 개선된 LPG 연료의 과도한 누출방지구조의 제공을 목적으로 한다.

도 1은 종래 LPG 자동차의 기화기측으로의 LPG 공급 구조를 개략적으로 보여주는 LPG 공급라인 구성도.

도 2는 연료 공급 파이프 파손시 기화기로 공급되는 액상 LPG 연료의 누출을 방지하도록 된 본 발명의 LPG 연료 누출방지구조를 채용한 LPG 공급라인 구성도.

도 3은 도 2의 실시예와 다른 실시예의 LPG 연료 누출방지구조를 채용한 LPG공급라인 구성도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

52: (액상의 LPG) 공급라인 53: (기상의 LPG) 공급라인

57,58: 절환밸브 63: 통로

64: 플런저 66: 솔레노이드

68: 구멍

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차의 LPG 연료의 과도한 누출방지구조는 액화된 액상의 충전된 LPG와 그로 부터 기화된 기상의 LPG를 저장하는 탱크와, 탱크에 연결되어 기화기로 LPG를 공급하도록 된 액상의 LPG 공급라인과 기상의 LPG 공급라인, 각각의 공급라인들에는 유사시에 LPG의 흐름을 긴급 차단하도록 차단밸브가 제공되어 있고, 또한 상기 액상과 기상의 LPG 공급라인들을 기화기에 연결된 단일의 공급라인에 선택적으로 연통시켜 LPG를 공급하도록 하는 절환밸브가 각각 제공된 것에 있어서, 상기 기상의 LPG 공급라인에 제공된 절환밸브는 그 인입구측은 기상의 LPG 공급라인에 연통되고 출구측은 액상의 LPG 공급라인에 연통되며, 상기 출구측에 연통된 통로가 절환밸브 바디 내부에 형성되고 그 상단과 입구측 통로는 솔레노이드에의 통전시 승강되는 플런저에 의해 개방되도록 폐쇄되어 있고, 상기 플런저의 상단에는 챔버가 형성되어 상기 출구측과 연통되어 기상의 LPG 공급라인이 파손되더라도 개방된 액상의 LPG 공급용 절환밸브를 통해 기상의 LPG보다 압력이 상대적으로 높은 액상의 LPG의 압력이 플런저 상단에 작용하여 솔레노이드에 의해 작동되지 않는한 플런저가 개방되지 않도록 되어 기상의 LPG의 누출이 방지되도록 된 것을 특징으로 하여 구성된다.

또한, 본 발명에 따라, 상기 액상의 LPG 공급라인에 제공된 절환밸브도 기상의 LPG 공급라인에 제공된 절환밸브와 같이 구성될 수 있다.

이하, 본 발명의 일실시예를 도시한 첨부도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 LPG의 과도한 누출방지구조를 채용한, 기화기에의 LPG 연료 공급구조를 보여주고 있다. 탱크(50)에는 액상의 LPG와 그로 부터 기화된 기상의 LPG가 저장되며, 예를들어 외기의 온도가 높은 경우에는 액상의 LPG가 기화하여 기체상태로 되어 기상의 LPG 압력이 증가되며, 이때에는 기상의 LPG를 공급하는 한편, 외기 온도가 낮은 경우에는 기상의 LPG의 압력이 낮으므로 이 경우에는 액상의 LPG를 공급한다. 이를 위하여 액상과 기상의 LPG연료를 선택적으로 기화기(50)로 공급하기 위하여 탱크(51)와 기화기(50) 사이에 액상의 LPG 공급라인(52)과 기상의 LPG 공급라인(53)이 제공된다.

각각의 공급라인(52,53)들에는 유사시에 LPG의 흐름을 긴급 차단하도록 차단밸브(54,55)가 제공되어 있고, 또한 상기 액상과 기상의 LPG 공급라인들을 기화기에 연결된 단일의 공급라인(56)에 선택적으로 연통시켜 액상 또는 기상의 LPG를 공급하도록 절환밸브(57,58)가 각각 제공된다.

상기 절환밸브(57,58)들 각각은 인입구(59)와 출구(60)가 형성되고, 상기 출구는 바디(61) 내부에서 필터(62)를 통해 통로(63)에 연통되는 한편, 상기 통로(63)와 인입구(59)는 그 상단이 이동가능한 플런저(64)에 의해 밀폐되어 그 작동에 따라 선택적으로 연통된다. 즉, 절환밸브(57,58)의 상측에는 중앙에 형성된 홀에서 승하강가능하게 설치된 플런저(64)와, 상기 홀의 외측 벽에는 코일(65)이 매설된 솔레노이드(66)가 제공되어 코일(65)에 전류가 흐르면 자기력에 의해 플런저(64)가 승강하여 통로(63)와, 인입구(59) 또는 출구(60)를 함께 연통시키게 된다. 이러한 플런저의 승강운동은 홀의 상단에 제공된 스토퍼(67)에 의해 제한된다. 홀의 벽과 플런저 사이의 틈새를 통해 플런저(64) 상단에 형성된 구멍(68)을 통해 스토퍼(67)와 플런저(64) 상단 사이에 형성된 빈 챔버(69)에 연통되어 통로(63)의 압력이 플런저(64)의 상단에 작용하여 스프링(70)과 함께 플런저를 하강시키는 방향으로 작용한다. 이러한 절환밸브 구조 자체는 종래의 것과 동일하다. 그러나, 본 발명에 따라 상기 절환밸브들의 인입구와 출구를 LPG 연료 공급라인들에 연결함에 있어서 종래와 달리 설치하여 간편하게 안전성을 확보하게 된다.

본 발명에 따른 LPG의 과도 누출방지구조의 일실시예를 도시한 도 2를 참고하여 설명하면, 상기 액상의 LPG 연료 공급절환용 절환밸브(57)는 그 출구(60)측이 통로(63)와 연통되고 액상의 LPG 공급라인(52)을 통해 공급되는 LPG의 압력이 통로(63)와 구멍(68)을 통해 플런저(64)에 하방으로 작용하며 출구측은 기화기로 연결된 공급라인(56)에 연결되게 구성된 반면, 기상의 LPG 연료 공급 절환용 절환밸브(58)는 인입구가 기상의 LPG 공급라인(53)에 연결되고 통로(63)는 기화기측에 연결되는 출구측에 연통되어 절환밸브(57)를 통하여 기화기측으로 공급되는 액상 LPG의 압력은 결국 통로(63)와 구멍(68)을 통해 플런저(64)의 상측에 작용하게 구성된다.

이로써, 탱크(51)로 부터 기상의 LPG 연료 공급라인(53)이 파손되어 LPG가 누출되는 경우에 상기 공급라인 내의 가스는 누출되지만, 절환밸브(58)에서 플런저(64)의 상면에는 액상 LPG 공급 절환밸브(57)를 통한 상대적으로 높은 압력의 LPG 압력이 구멍(68)을 통하여 작용하여 플런저(64)는 닫힌 상태로 유지되며, 반대로 액상의 LPG 공급라인이 파손되는 경우에도 마찬가지로 절환밸브(58)를 통해 공급되는 기상의 LPG가 역류하여 파손된 액상의 LPG 공급라인(52)을 통해 누출되지 않게 되므로 과도한 가스 누출이 방지되어 폭발사고의 위험이 간편하게 제거된다.

본 실시예에서는 액상 및 기상의 절환밸브(57,58)들이 모두 인입구와 출구의 방향이 종래와 반대로 액상 및 기상의 LPG 공급라인들에 설치되어 액상 또는 기상의 공급라인의 파손시에 액상 또는 기상의 LPG가 역류하여 과도한 누출이 방지되도록 한다. 절환밸브(57)의 개방시 절환밸브(58)는 폐쇄되며, 또는 그 반대이다.

도 3을 참고하여 설명하면, 본 실시예에서는 도 2의 실시예와 달리 기상의 절환밸브(58)만 인입구와 출구의 방향이 종래와 반대로 되게 설치하여 기상의 공급라인 파손시에 액상의 LPG가 역류하여 과도한 누출이 방지되도록 한다.

즉, 본 발명에 따라, 기상의 LPG 연료 공급라인(53)에 제공된 절환밸브(58)에 있어서, 통로(63)는 기화기(50)에 연결된 공급라인(56)에 연통되어 있으며 플런저(64)와 홀의 틈새를 통해 플런저의 상면에 작용하여 스프링(70)과 함께 플런저(64)들을 하강하는 방향으로 힘이 작용하게 한다.

이로써, 절환밸브(58)의 인입구와 통로는 솔레노이드에의 통전시 플런저(64)가 승강되는 경우에만 개방되어 연통될 수 있으며, 절환밸브(58)들의 출구측에 연통된 통로(63)에서의 압력에 의해서는 개방되지 않고 솔레노이드가 작동하지 않는 한 통로와 인입구는 폐쇄된 상태로 견고하게 유지되어, 기상의 LPG 공급라인(53)이 파손되어도 종래와 같이 액상의 LPG 공급용 절환밸브의 출구측 LPG 압력에 의해 개방됨에 따른 역류 현상은 발생되지 않게 된다.

본 발명에 따라, 외기 등의 조건에 따라 선택적으로 액상 또는 기상의 LPG를 사용하도록 액상과 기상의 공급라인을 구비한 자동차의 LPG 연료 공급장치에 있어서, 액상 또는 기상의 LPG 공급라인들중 어느 하나가 파손되는 경우에 파손되지 않은 공급라인과 절환밸브(57 또는 58)을 통해 LPG가 계속 공급되더라도 그 압력은 통로와 플런저 상측의 구멍을 통해 플런저 상면에 작용하게 되어 플런저가 통로와 인입구를 폐쇄한 상태로 견고하게 유지되어 LPG가 역류하여 파손된 LPG 공급라인으로 부터 누출되지 않게 되어 LPG의 누출은 최소화되어 폭발사고의 위험이 방지되어 LPG 연료 사용의 안정성을 증대시켜 준다.

Claims (2)

1. 액화된 액상의 충전된 LPG와 그로 부터 기화된 기상의 LPG를 저장하는 탱크와, 탱크에 연결되어 기화기로 LPG를 공급하도록 된 액상의 LPG 공급라인과 기상의 LPG 공급라인을 포함하고, 각각의 공급라인들에는 유사시에 LPG의 흐름을 긴급 차단하도록 차단밸브가 제공되어 있고, 또한 상기 액상과 기상의 LPG 공급라인들을 기화기에 연결된 단일의 공급라인에 선택적으로 연통시켜 LPG를 공급하도록 하는 절환밸브가 각각 제공된 것에 있어서, 탱크(51)로 부터 기상의 LPG 연료 공급라인(53)이 파손되어 LPG가 누출되는 경우에 상기 기상의 LPG 연료 공급 절환용 절환밸브(58)는 인입구가 기상의 LPG 공급라인(53)에 연결되고 절환밸브 내부에 형성된 통로(63)는 액상의 LPG 공급라인(52)과 함께 기화기측에 연결된 출구측에 연통되어 개방된 절환밸브(57)를 통하여 기화기측으로 공급되는 상대적으로 높은 액상 LPG의 압력이 통로(63)를 통해 플런저(64)의 상측에 작용하도록 하여 액상의 LPG가 통로를 통해 인입구측으로 역류하지 않게 플런저가 개방되지 않도록 구성된 것을 특징으로 하는 자동차의 LPG 연료 과도 누출방지구조.
2. 제 1항에 있어서, 상기 액상과 기상의 LPG 연료 공급라인(52,53)에 제공된 2개의 절환밸브(57,58)들 각각의 내부에 형성된 통로(63)들 각각은 기화기(50)에 연결된 공급라인(56)에 연통되어 있으며, 절환밸브(57,58)들의 출구측에 연통된 통로(63)에서의 압력에 의해서는 개방되지 않고 솔레노이드가 작동하지 않는 한 통로와 인입구는 폐쇄된 상태로 견고하게 유지되도록 절환밸브(57,58)들의 각 인입구측은 액상과 기상의 LPG 공급라인들에 연결되어 그 압력이 각각의 플런저(64)와 홀의 틈새를 통해 플런저의 상면에 작용하여 스프링(70)과 함께 플런저(64)들을 하강하는 방향으로 힘이 작용하도록 구성된 것을 특징으로 하는 자동차의 LPG 연료 과도 누출방지구조.