KR20060100231A - 일체식 증기 저장통 및 증기 배출 밸브 조립체, 연료탱크의 연료 증기 방출 시스템 및 연료 증기 방출 제어방법 - Google Patents

일체식 증기 저장통 및 증기 배출 밸브 조립체, 연료탱크의 연료 증기 방출 시스템 및 연료 증기 방출 제어방법 Download PDF

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Abstract

복합 증기 배출/롤오버 밸브 및 그 주변의 저장통이 소형 엔진의 연료 탱크 내측에 위치 설정되도록 복합 하우징 내에 배치된다. 일 실시예에 있어서, 저장통은 중력 감압 밸브 및 진공 해제 밸브를 포함할 수도 있는 증기 배출/롤오버 밸브를 둘러싸고 있다. 다른 실시예에서, 소형 엔진의 연료 탱크 내측에 위치설정하기 위해 감압 밸브 및 그것에 인접한 저장통이 공통 하우징에 배치된다.

Description

일체식 증기 저장통 및 증기 배출 밸브 조립체, 연료 탱크의 연료 증기 방출 시스템 및 연료 증기 방출 제어 방법{INTEGRAL VAPOR STORAGE AND VENT VALVE ASSEMBLY FOR USE WITH A SMALL ENGINE FUEL TANK AND VAPOR EMISSION SYSTEM EMPLOYING SAME}
도 1은 소형 엔진 연료 탱크 시스템에 이용되는 예시적인 실시예의 개략도,
도 2는 도 1의 실시예의 일체식 증기 저장 및 증기 배출/롤오버 밸브 조립체의 측면도,
도 3은 도 2의 조립체의 단면도,
도 4는 도 2의 조립체의 분해도,
도 5는 다른 실시예의 단면도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
12 : 연료 탱크 42, 112 : 증기 출구 포트
26, 100 : 일체식 증기 저장통 및 증기 배출 밸브 조립체
46, 102 : 하우징 구조체 50, 114 : 증기 저장 챔버
52, 104 : 증기 챔버 88, 138 : 감압 밸브
본 명세서, 청구범위 및 도면은, 약 25 마력(18.6 KW) 미만의 형식이며, 정원용 트랙터, 탑승용 잔디 깎는 기계 및 휴대용 발전기 세트와 기타 그러한 기구에 광범위하게 사용되는 소형 엔진용 연료 시스템에 관한 것이다. 공랭식 엔진이 소형 및 중량 감소를 위해 그러한 용도에 폭넓게 사용되고 있고, 그리고 그러한 용도의 어떤 부분에서 엄밀하게 냉각될 수도 있다. 전술한 용도 및 다른 용도에 이용되는 엔진은 엔진 부근에 배치되고 그리고 탱크로부터 엔진 기화기까지 연료의 중력 흐름을 단순하게 하도록 배열된 연료 탱크를 갖는 것이 통상적이지만, 어떤 용도에서는 연료 펌프가 이용되고 있다.
상술한 소형 엔진 용도에서, 연료 탱크에는, 탱크로부터 연장된 스퍼드(spud) 또는 충전 관(filler tube)에 제공된 주로 사용자가 제거 가능한 캡(cap) 또는 폐쇄체가 형성되어 있고, 그리고 휴대용 용기로부터 수 작업으로 붓는 것에 의해 연료 보급이 주로 실행되는데, 이를 위해서는 사용자 제공 깔때기가 필요하다. 그러한 엔진 용도에서의 충전 캡은, 엔진 운전 중에 연료가 회수될 때 탱크 내에 구성 공기를 도입하기 위한 배출 통로가 구비되어 있는 것이 일반적이다.
최근에는, 그러한 소형 엔진 용도에 대해서, 대기중으로의 연료 증기 방출을 금지하는 명령이 내려졌고, 따라서 그러한 개방형 탱크 배출구의 사용은 허용되지 않는다. 현재, 전체의 연료 시스템은 엔진 정지 기간 중에 대기중으로의 연료 증 기 누출을 방지하기 위해 밀봉되어야 하고, 엔진 운전시에 시스템 내에 갇힌 연료 증기를 저장하고 엔진 공기 입구로 방출하는 것이 추가로 필요하다. 따라서, 지금까지 그러한 요건이 존재하지 않았던 소형의 그러한 엔진 용도에 연료 증기 방출 시스템을 추가하는 것이 필요하였다. 소형 또는 엄밀하게 냉각된 공랭식 엔진에 대해 공간이 중요한 경우에 이것은 특별히 문제점을 일으킨다.
소형 엔진의 극히 대량의 생산과 그러한 엔진의 비교적 소형 연료 탱크의 단순성 및 일반성을 고려하여, 그러한 소형 엔진의 증기 방출 제어 시스템 및 엔진 연료 탱크의 재설계 및 재정비를 필요로 하지 않는 시스템을 간단하고 설치하기 용이하고 저렴하게 제공하는 것이 소망된다. 또한, 그러한 용도 및 특히 엔진이 엄격하게 냉각되는 용도에서 공간의 제한을 감안하여, 연료 탱크 및 엔진의 용적을 상당히 증가시키지 않는 방식으로 소형 엔진용의 연료 증기 방출 제어 시스템을 제공하는 것이 소망된다.
본 명세서, 도면 및 청구범위는 상술한 문제점의 해결책을 제시하고, 그리고 소형 엔진 연료 탱크 내부에 배치되어 엔진 운전 도중에 대기 공기 입구와 엔진 기화기로의 증기 방출 흐름에 대해 외부에서 연결되는 공통 하우징의 일체형 증기 저장 장치 및 증기 배출/롤오버 밸브(vapor vent/rollover valve)를 제공한다. 일체식으로 형성된 유닛은 통(canister) 형태의 증기 저장 장치를 구비하는데, 이 증기 저장장치는 흡착제로 충전될 수도 있고, 이 흡착제는 감압 밸브 및 진공 경감 밸브를 포함할 수도 있는 증기 배출/롤오버 밸브의 부표 챔버(float chamber)를 둘러싼 다. 따라서, 이 유닛은 탱크의 형성 중에 소형 엔진 연료 탱크에 용이하게 설치할 수 있도록 소형으로 편리하게 구성된다.
도 1을 참조하면, 소형 엔진 연료 시스템의 예시적인 실시예를 포괄적으로 참조부호(10)로 도시하며, 이 시스템은 예컨대, 초음파 또는 핫플레이트 용접과 같은 공지된 수단에 의해 플랜지 테두리(14) 주위에서 상측 및 하측 절반부 쉘(11, 13)을 접합하는 것에 의해서 형성될 수도 있는 연료 탱크(12)를 포함한다. 탱크(12)는 상부 벽을 통해서 배치되는 충전 관 도는 스퍼드(16)를 구비하며, 스퍼드(16)상에 나사 결합될 수도 있는 사용자가 제거 가능한 캡 또는 폐쇄체(18)로 밀봉된다. 탱크는 탱크의 하부 벽을 통해 배치되고 도관(22)을 거쳐 엔진 기화기(24)에 연결되는 중력 공급 연료 배관(20)을 구비한다.
일체식 증기 배출/팁핑(tipping) 또는 롤오버 밸브 및 증기 저장통 조립체가 포괄적으로 참조부호(26)으로 도시되어 있고, 이것은 상측 및 하측 쉘 절반부를 플랜지(14) 주위에서 접합하기 전에 상측 쉘(11)의 내측에 부착되거나 또는 점선 윤곽선으로 표시하고 참조부호(28)로 표시한 적절한 지지 구조체로 지지된다.
조립체(26)는 증기 방출 출구 포트(42)를 구비하는데, 이것은 호스(30)를 거쳐서 탱크의 벽을 통해 연장되는 출구 부속품(32)에 연결되고 그리고 도관(34)을 거쳐서 엔진 기화기(24)의 공기 입구에 연결된다. 조립체(26)는 대기 방출 부속품(36)을 구비하는데, 이것은 연료 탱크(12)의 벽을 통해 배치된 부속품(40)에 호스 (38)를 거쳐 연결되고 그리고 후술하는 바와 같이 방출 도중에 조립체(26) 내로의 대기 공기의 진입을 허용한다.
도 2를 참조하면, 조립체(26)는 그의 주변부에 반경방향으로 형성된 공간 도는 공동(44)에 도시된 방출 출구 부속품(42)을 갖는 것으로 도시되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 조립체(26)의 대기 방출 부속품(36)에 호스(38)가 부착된다.
도 3 및 4를 참조하면, 일체식 증기 배출/티핑 밸브 및 저장장치 조립체(26)가 보다 상세하게 도시되어 있는데, 여기서 하부 하우징(46)은 임의의 적절한 수단, 예컨대 스핀 용접, 마찰 용접 또는 핫플레이트 용접에 의해 달성될 수도 있는 용접부에 의해서 그 위에 용접된다. 하부 하우징(46)의 내부는 밸브 또는 부표 챔버(52)에 인접하게 배치되는 증기 저장 공간 또는 통(50)을 형성하고, 그리고 도 3에 도시된 예시적인 실시예에서, 저장 챔버 또는 통(50)은 대체로 환상 형태를 취하며, 하부 하우징(46)의 주변에 형성된 반경방향 공간(44)을 제외하고 부표 챔버(52)를 둘러쌀 수도 있다.
대기 입구 부속품(38)은 챔버(50)를 대기와 연통시키고, 도시된 실시예에서 필터 재료(56)의 적절한 층을 통과하지 않는 것으로 도시된 통로(54)를 구비하고 있다. 도 3의 실시예에서, 저장실(50)은 챔버(50)의 내부 형상을 따르도록 구성된 흡수재(60)의 카트리지를 구비하고 있다. 본 실시예에 있어서, 흡수재(60)의 입상 목탄 등의 미립자 탄소재를 이용하는 것이 만족스러운 것으로 발견되었다.
흡수재 카트리지(60) 위에 보유 층 부재(62)가 배치되고, 이 층 부재(62)는 스프링(66)에 의해 흡수재를 보유하도록 구성되어 있다.
부표(68)가 챔버(52) 내에 배치되고 그리고 챔버(52)의 바닥 내에 고정된 스프링(70) 및 리테이너(72)에 의해 그 내부에 보유되어 있다. 부표의 상단부에는 가요성 밸브 부재(74)가 배치되는데, 이것은 부표가 탱크 내의 연료 레벨의 상승을 겪으면, 용접 등에 의해서 하부 하우징(46)에 고정된 캡(48)의 하부에 형성된 분리된 증기 방출 챔버(80) 내로 부표 챔버의 상부 벽을 통해 연장되는 증기 방출 통로(78)의 하단부상에 형성된 밸브 시트(76)에 대해 폐쇄된다. 리테이너(72)는 부표 챔버(52)에 액체 연료를 유입시키는 것을 가능하게 하도록 그 주위에 형성된 복수의 구멍(73)을 갖는다. 공간(44)을 통해 부표 챔버 내에 연료 및 증기가 진입하는 것을 허용하기 위해 부표 챔버의 벽에 추가의 포트 또는 구멍(82)이 형성되어 있다.
방출 통로(78)의 상단부는 밸브 시트(84)를 구비하고, 압박식 또는 중력으로 반응하는 밸브 부재(86)가 이 밸브 시트(84)에 접하여 형성되어 있다.
소망하는 경우, 밸브 부재(86)는 2 편으로 형성될 수도 있고 그리고 챔버 또는 방출 통로(80)가 부 대기압을 겪을 때 역류를 허용하여 연료 탱크의 붕괴를 방지하도록 부재(86)의 상단부에 형성된 밸브 시트(90)를 폐쇄하기 위해 내부에 형성된 일방향 진공 배출 밸브(88)를 구비한다.
방출 챔버(80)는 통로(92)와 연통하여 출구(94)의 오염을 제거한다. 밸브 부재(86)는 챔버(52)에 약간의 정압(positive pressure)을 유지하기 위해 감압 밸브의 역할을 하도록 선택된 중량을 갖는다는 것을 이해할 것이다.
통로(92)는 부속품(42)에 형성된 통로(94)와 연통하고, 이 부속품(42)은 호 스(30), 부속품(32) 및 도관(34)을 거쳐 기화기의 입구에 연결된다. 도 3을 참조하면, 챔버(50)가 캡(48)의 하부에서 통로(92) 및 방출 출구(94)와 개방 연통하고 있는 것을 이해할 것이다.
도 5를 참조하면, 복합식 감압 밸브 및 저장 장치의 다른 실시예에 포괄적으로 참조부호(100)로 도시되어 있고, 그리고 증기 챔버(104)를 갖는 일체식으로 형성된 하우징(102)을 구비하며, 챔버(104)와 연통하는 증기 입구 통로(108)를 갖는 증기 입구 부속품(106)을 구비한다. 증기 방출 또는 출구 통로(112)가 형성된 별도의 부속품(110)이 형성되어 있다. 하우징은 방출 챔버(104)에 인접하게 배치되고 내부 통로(116)를 통해 그것과 연통하는 저장 챔버(114)를 구비하며, 저장 챔버(114)도 별도의 부속품(120)에 형성된 대기 방출 통로(118)의 말단의 방출 통로(112)와 연통하고, 상기 부속품(120)은 임의의 적절한 수단, 예컨대 초음파 또는 스핀 용접 기술에 의한 용접에 의해서 저장 챔버(114)의 단부 위에 고정되고 밀봉된 폐쇄 부재 또는 캡(122)이 일체로 형성되어 있다.
하우징(102)은 적절한 수단, 에컨대 패스너, 접착제 도는 용접에 의해 탱크 벽의 내부에 부착하는 장착 돌출부(123, 124)를 구비한다.
통로(116)는 챔버(114)의 입구에서 유동을 확산하기 위한 배플링 표면(baffling surface)(126)을 포함한다. 소망하는 경우, 필터 재료(128)의 층은 배플링 표면(126)의 위에 배치될 수도 있고, 그리고 유사한 형태로 필터 재료(130)의 층은 챔버(114) 내로의 방출 통로(118)의 입구 위에 배치될 수도 있다.
챔버(104)의 내부에는 포괄적으로 참조부호(132)로 표시된 감압 밸브가 배치 되고, 이 감압 밸브는 통로(108)의 챔버 말단에 형성된 밸브 시트 표면(136)상에 안착된 밸브 부재(134)를 포함한다. 밸브 부재(134)는 부재(134)의 중량을 극복하고 소망의 압력에서 밸브를 개방시키는 것을 허용하기 위해 통로(108)를 통해서 소망의 소정 압력이 가해질 때까지 밸브 시트(136)를 폐쇄 상태로 유지하도록 중력 응답 부재의 기능을 하도록 선택되는 금속 등의 재료로 형성된다. 밸브 부재(134)는 통로(108) 및 챔버(104) 내의 부 대기압에 응답하여 밸브 시트(140)로부터 멀리 이동하는 진공 해제 밸브(138)를 포함한다. 진공 해제 밸브(138)는 저장 장치 챔버(114)로부터 증기를 도입하고 탱크에 구성 공기를 공급하며 엔진에 의한 연료의 회수 도중에 탱크의 붕괴를 방지하도록 동작한다. 진공 밸브는 플라스틱 구체와 같은 매우 가벼운 밸브 부재를 포함한다. 이 밸브 부재는 챔버(104) 내의 매우 적은 정압 상태에서 진공 해제 밸브를 폐쇄한다.
따라서, 도 5의 실시예는, 저장 챔버가 감압 밸브를 둘러싸기 보다는 그것에 인접하게 배치되는 한, 도 1의 조립체(26)에 대한 변형을 제공한다. 또한, 도 5의 실시예는 부표 작동식 롤오버 밸브의 원격 장착을 허용하고, 그에 따라 소형 엔진 연료 탱크 및 연료 시스템에 추가의 설치 융통성을 제공한다.
따라서, 상기에 설명하고 도시한 실시예는, 증기 방출/팁핑 밸브 및 공통 하우징 내에 흡착제를 수용할 수도 있는 증기 저장 챔버의 독특하고 신규한 일체의 조합체를 제공하는데, 이것은 소형 엔진의 연료 탱크 내에 편리하게 장착 가능하고 그리고 대기 방출 공기를 수납하도록 탱크의 벽을 통해서 호스 부속품을 거쳐 접속되며 또 엔진 운전 중에 엔진 공기 입구에 방출 흐름을 제공한다.
지금까지 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하고 도시하였지만, 하기의 청구범위 내에서 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 수정 및 변경을 행하는 것이 가능하다는 것을 이해할 것이다.
본 발명에 의하면, 소형 엔진의 증기 방출 제어 시스템 및 엔진 연료 탱크의 재설계 및 재정비를 필요로 하지 않는 시스템을 간단하고 설치하기 용이하고 저렴하게 제공하는 동시에, 연료 탱크 및 엔진의 용적을 상당히 증가시키지 않는 방식으로 소형 엔진용의 연료 증기 방출 제어 시스템을 제공한다.

Claims (14)

  1. 비교적 소형 엔진용 연료 탱크(12)와 함께 사용하기 위한 일체식 증기 저장통 및 증기 배출 밸브 조립체(26, 100)에 있어서,
    (a) 연료 입구 포트(82, 108) 및 증기 방출 포트(42, 112)를 갖는 증기 챔버(52, 104)를 규정하는 하우징 구조체(46, 102)와,
    (b) 상기 챔버 내에 배치되고, 상기 방출 포트를 개방하도록 작동하기 위해 상기 챔버 내의 소정의 증기 압력을 겪을 때 작동 가능한 감압 밸브(86, 132)를 포함하고,
    (c) 상기 하우징 구조체는, 증기 저장 챔버(50, 114)를 추가로 한정하고, 상기 증기 출구 포트와 연통하는 증기 통로 및 방출 공기 입구(54, 118)를 포함하는
    일체식 증기 저장통 및 증기 배출 밸브 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 증기 저장 챔버는 증기 흡착재(60, 128)를 포함하는
    일체식 증기 저장통 및 증기 배출 밸브 조립체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 증기 챔버 내에 배치되고, 상기 조립체가 기울어질 때 유체가 상기 증기 출구 포트를 통과하는 것을 방지하도록 작동 가능한 팁핑 밸브(68, 74)를 더 포 함하는
    일체식 증기 저장통 및 증기 배출 밸브 조립체.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 팁핑 밸브는 부표 작동 밸브(68, 74)를 포함하는
    일체식 증기 저장통 및 증기 배출 밸브 조립체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 감압 밸브는, 상기 증기 출구 포트에서보다 상기 부표 챔버에서 낮은 증기 압력이 발생할 때, 상기 증기 출구 포트로부터 상기 부표 챔버로 증기의 역류를 허용하는 진공 해제 밸브(88, 138)를 포함하는
    일체식 증기 저장통 및 증기 배출 밸브 조립체.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 진공 해제 밸브는 상기 감압 밸브 내의 가동 밸브 부재(86, 134)에 배치되는
    일체식 증기 저장통 및 증기 배출 밸브 조립체.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 증기 저장 챔버(50)는 대체로 환상 형상을 가지며, 상기 부표 챔버를 둘러싸는
    일체식 증기 저장통 및 증기 배출 밸브 조립체.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 증기 저장 챔버는 상기 부표 챔버 부근에 배치되는
    일체식 증기 저장통 및 증기 배출 밸브 조립체.
  9. 비교적 소형 엔진용 연료 탱크의 연료 증기 방출 시스템에 있어서,
    (a) 소형 엔진 부근에 배치된 연료 탱크(12)와,
    (b) 상기 탱크로부터 상기 소형 엔진까지의 액체 연료 유로를 규정하는 도관 수단(20)과,
    (c) 상기 연료 탱크 내에 배치되고 상기 엔진의 공기 입구에 연결되는, 제 1 항에 기재된 조립체(26, 100)를 포함하는
    연료 탱크의 연료 증기 방출 시스템.
  10. 비교적 소형 엔진의 연료 증기 방출을 제어하는 방법에 있어서,
    (a) 상기 엔진 부근에 연료 탱크(12)를 배치하는 단계와,
    (b) 상기 탱크로부터 엔진까지 연료 공급 도관(20)을 연결하는 단계와,
    (c) 하우징(46) 내에 부표 작동식 배출 밸브(68, 74)를 배치하고 상기 하우징 내에 증기 저장 챔버(50)를 형성하여 상기 증기 저장 챔버를 상기 배출 밸브에 연결하는 단계와,
    (d) 상기 탱크에 하우징을 배치하고 상기 배출 밸브의 출구(42)를 상기 엔진의 공기 입구에 연결하는 단계와,
    (e) 상기 저장 챔버를 대기(54)중으로 통풍시키는 단계를 포함하는
    연료 증기 방출 제어 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    증기 저장 챔버를 형성하는 상기 단계는, 환상 형상(50)을 갖는 챔버를 형성하는 단계를 포함하는
    연료 증기 방출 제어 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    배출 밸브를 배치하는 상기 단계는, 상기 배출 밸브의 출구에 일 방향 체크 밸브(88)를 배치하는 단계를 포함하는
    연료 증기 방출 제어 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    일 방향 체크 밸브를 배치하는 상기 단계는, 상기 일 방향 밸브에 진공 반응 역류 밸브를 배치하는 단계를 포함하는
    연료 증기 방출 제어 방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    증기 저장 챔버를 형성하는 상기 단계는, 상기 저장 챔버에 흡수재(60)를 배치하는 단계를 포함하는
    연료 증기 방출 제어 방법.
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