KR20090023260A - Ｄｍｅ 연료 탱크용 플로트 - Google Patents

Abstract

본 발명은, DME(디메틸에테르) 연료를 저류하는 연료 탱크 내에 설치되어, DME 연료의 액면(液面) 높이에 따라 정확하고 안정적으로 부동(浮動)할 수 있는 DME 연료 탱크용 플로트(float)에 관한 것으로서, PPS 수지 또는 이것을 주성분으로 하는 합성 수지 재료에 의해 성형되어 이루어지고, 비중이 0.5 이하이고, 또한 내압(耐壓) 강도가 1.8MPa 이상으로 이루어지고, 기밀성 공간부(18)를 에워싸는 중공체(中空體)(12)로 이루어지는 것이다. 이로써, DME 연료가 거의 침입하지 않는 우수한 배리어성을 가지는 동시에, DME 연료의 액면에서 부동하고, 또한 연료 탱크(1)의 내압에 충분히 견디는 것이 가능하다. 본 발명의 DME 연료 탱크용 플로트(10)는, 장기간에 걸쳐 정확하고 안정적으로 DME 연료의 액면에서 부동할 수 있다.

연료 탱크, 플로트, 중공체, 액면

Description

ＤＭＥ 연료 탱크용 플로트{A FLOAT FOR DME FUEL TANK}

본 발명은, DME(디메틸에테르)를 연료로서 저류하는 연료 탱크에 설치되는 액면(液面) 표시 장치 및/또는 과충전 방지 장치에 설치되는, DME 연료의 액면 높이에 따라 부동(浮動)하는 DME 연료 탱크용 플로트(float)에 관한 것이다.

예를 들면, 자동차 등의 차량은, 최근의 배기 가스 규제 강화에 따라 저공해를 목적으로 하여 액화 가스 연료를 사용하는 차량이 증가하는 경향이 있다. 이 액화 가스 연료로서는, 액화 석유 가스(이하, LPG라고 함) 연료가 주류이지만, 디메틸에테르(이하, DME라고 함) 연료도 주목되고 있다. 이 DME 연료는, 세탄가가 높아, PM이나 NOx의 배출량을 극히 적게 할 수 있는 우수한 이점을 가지므로, 저공해 대책으로서의 기대도 높다. 그리고, DME 연료를 저류하기 위한 연료 탱크로서는, 예를 들면, 하기 특허 문헌 1이 제안되어 있다.

그런데, 상기한 LPG 연료를 저류하는 연료 탱크에 있어서는, 일반적으로, 상기 LPG 연료의 저류량을 확인하기 위한 액면 표시 장치나, LPG 연료를 연료 탱크 내에 충전할 때 최대 충전량을 넘어 충전하지 않도록 하기 위한 과충전 방지 장치가 장착되어 있다. 여기서, 액면 표시 장치로서는, 예를 들면, 하기 특허 문헌 2 와 같이, 연료 탱크에 저류하는 LPG 연료의 액면 높이에 따라 부동하는 플로트를 구비하고, 상기 플로트의 높이 위치에 따라 LPG 연료의 저류량(액면 높이)을 측정하여 표시하도록 한 것이 제안되어 있다. 이러한 구성의 액면 표시 장치에 있어서는, 플로트에 연결한 암이, 플로트의 부동에 따라 회동(回動)하고, 그 회동 위치(각도 위치)에 따라 저류량(또는 액면 높이)을 표시하도록 되어 있다.

한편, 과충전 방지 장치로서는, 예를 들면, 하기 특허 문헌 3과 같이, 연료 탱크에 저류하는 LPG 연료의 액면 높이에 따라 부동하는 플로트를 구비하고 있으며, 상기 플로트가 연료 탱크의 최대 충전량으로 되는 액면 높이 위치에 달하면 LPG 연료의 충전을 강제적으로 정지하도록 한 것이 제안되어 있다. 이러한 구성의 과충전 방지 장치에 있어서는, 연료 탱크 내로 LPG 연료를 유입하는 유입구와, 이 유입구를 개폐하는 개폐 밸브와, 플로트를 연결한 암과, 상기 암의 경사이동에 따라 개폐 밸브를 개폐 작동시키는 캠기구를 구비하고 있다. 여기서, 개폐 밸브는 유입구를 폐쇄하는 방향으로 가압되어 형성되어 있고, 최대 충전량 보다 적은 액면 높이의 경우는, 캠기구에 의해 개폐 밸브를, 그 가압력에 저항하여 유입구를 개방하는 위치로 하고 있다. 그리고, LPG 연료를 충전할 때, 최대 충전량의 액면 높이에 달하면, 상기 액면 높이 위치로 된 플로트에 의해 캠기구가 작동하여, 개폐 밸브를, 그 가압력에 따라 유입구를 폐쇄하는 위치로 한다. 이와 같이 과충전 방지 장치는, LPG 연료를 충전할 때, 최대 충전량에 달하면 유입구를 강제적으로 폐쇄하여 그 이상 충전되지 않도록 하고 있다.

[특허 문헌 1] 일본 특허출원 공개번호 2001-115898호 공보

[특허 문헌 2] 일본 특허출원 공개번호 2001-201390호 공보

[특허 문헌 3] 일본 특허출원 공개번호 2007-155046호 공보

상기한 DME를 연료로서 사용하는 경우에 있어서, 이 DME 연료는 LPG 연료와 마찬가지의 고압 가스이므로, LPG 연료의 설비를 활용할 수 있다. 여기서, LPG 연료용의 연료 탱크에 설치되는 상기한 액면 표시 장치나 과충전 방지 장치에 있어서는, 일반적으로, 그 플로트가 저밀도이며, 또한 고강도의 발포 고무에 의해 성형된 것을 사용하고 있다. 또한, 이 발포 고무로서 니트릴 고무가 사용되고 있다.

그런데, 발포 니트릴 고무제의 플로트를 구비한 액면 표시 장치나 과충전 방지 장치가 설치된 LPG 연료용의 연료 탱크에, DME 연료를 저류하면 그 저류 기간이 경과함에 따라 액면 표시 장치에 표시되는 저류량(액면 높이)이나 과충전 방지 장치의 작동이 불안정하게 되어 버린다. 구체적으로는, 액면 표시 장치가 표시하는 저류량이 실제의 저류량보다 적게 되거나, 과충전 방지 장치가, 규정되어 있는 최대 충전량 보다 적은 충전량으로 작동하거나 한다. 또한, 액면 표시 장치의 표시가 움직이지 못하게 되거나, 과충전 방지 장치가 작동하지 않게 되어 버린다. 이와 같이 LPG 연료용의 연료 탱크에 DME 연료를 저류하면 저류 기간의 경과에 따라 상기 연료 탱크 내에 저류하는 DME 연료의 액면 높이를 정확하게 측정할 수 없는 문제가 발생한다. 이것은, 상기한 발포 니트릴 고무제의 플로트가 DME 연료의 액면 높이에 따라 안정적으로 부동할 수 없게 되어 버리는 것에 기인하는 것으로 생 각된다.

본 발명은, 액면 표시 장치나 과충전 방지 장치에 설치하는 플로트로서, 연료 탱크에 DME 연료를 저장해도, 액면 표시 장치나 과충전 방지 장치가 DME 연료의 액면 높이를 정확하고 또한 안정적으로 측정하는 것이 가능하도록, DME 연료의 액면 높이에 따라 적정하게 부동할 수 있는 DME 연료 탱크용 플로트를 제안한다.

본 발명은, DME 연료를 저류하는 연료 탱크에 설치되는 액면 표시 장치 및/또는 과충전 방지 장치에 설치되는, DME 연료의 액면 높이에 따라 부동하는 DME 연료 탱크용 플로트에 있어서, PPS 수지 또는 이것을 주성분으로 하는 합성 수지 재료에 의해 성형된, 기밀성 공간부를 에워싸는 중공체(中空體)로 이루어지고, 상기 중공체의 비중이 0.5 이하고, 또한 내압(耐壓) 강도가 1.8MPa 이상인 것을 특징으로 하는 DME 연료 탱크용 플로트이다. 본 발명에 있어서, DME는 디메틸에테르(dimethyl ether)이며, PPS는 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide)이다.

여기서, 액면 표시 장치나 과충전 방지 장치에 설치되는 플로트로서 LPG(액화 석유 가스) 연료용의 연료 탱크에 사용되고 있는 발포 니트릴 고무제의 플로트에 대하여, DME 연료의 적합성을 검토한 결과를 설명한다.

이 발포 니트릴 고무제의 플로트를 구비하고 있는 연료 탱크에, DME 연료를 저장하여 상기 플로트의 변화를 조사한 결과, DME 연료의 저류 전에 비하여, 플로트의 중량과 체적이 저류 기간의 경과에 따라 증가하는 것을 확인하였다. 이것은, DME 연료가 발포 니트릴 고무제 플로트의 내부에 침입하는 것이 원인이다. 상세하 게 설명하면, 발포 니트릴 고무제 플로트는, 다수의 기포를 가지는 구조이며, 한편, DME 연료는, LPG 연료에 비하여, 분자량이 작고, 또한 에테르 결합에 의해 유연하게 회전하기 용이한 성질을 가지고 있다. 그리고, 연료 탱크에는 소정의 내압이 항상 걸려 있으므로, 상기 플로트의 내외에서 압력차가 생기고, 이 압력차에 의해, DME 연료가 응축되어 플로트 표면으로부터 플로트 내부로 투과하고, 상기 플로트 내부에서 확산된다. 이로써, 플로트 내부의 다수의 기포에 DME 연료가 침입하여 모이는 것으로 생각된다. 이와 같이, 발포 니트릴 고무제 플로트에서는, DME 연료의 저류 기간이 길어짐에 따라 상기 DME 연료가 침입하는 것에 의한 중량 증가와 체적 증가가 진행된다. 그리고, 상기 플로트의 비중이 증대하므로, 액면에 대한 상기 플로트의 부동 위치가 불안정하게 되거나 액면에서 부동하지 않고 침몰한 채로 되어, 액면 표시 장치나 과충전 방지 장치가 액면 높이 위치를 정확하게 측정할 수 없게 되어 버린다.

상기한 발포 니트릴 고무제 플로트를 보다 상세하게 조사한 결과, 상기 플로트가 가지는 기포는, 표층부에서 작고, 내부에서 큰 것을 알았다. 그리고, 이 플로트의 형태로서는, 액면 표시 장치나 과충전 방지 장치의 각 장치 본체와 바형((bar type)의 암을 통하여 연결되므로 상기 암을 연결하기 위한 관통구멍을 플로트 중앙 부분에 구비한 구성이 일반적이다. 이와 같은 구조의 발포 니트릴 고무제 플로트에 있어서는, 상기 관통구멍에 침입한 DME 연료가 그 구멍 주위면에 존재하는 비교 큰 기포에 비교적 용이하게 침입하므로, 상기한 문제점이 생기기 쉽게 되어 있다.

이와 같이, LPG 연료를 저류하기 위한 연료 탱크로 사용하는 발포 니트릴 고무제의 플로트에서는, DME 연료를 저장한 경우에 액면 높이를 정확하고 안정적으로 측정할 수 없는 것이 분명하다. 이 검토 결과에 따라 본 발명의 발명자들은, DME 연료를 저장해도 안정적으로 액면에 부동하는 플로트에 대한 검토를 실시하고, 예의 연구한 결과, 본 발명에 관한 DME 연료 탱크용 플로트를 발명하기에 이르렀다.

본 발명은, PPS 수지 또는 상기 PPS 수지를 주성분으로 하는 합성 수지 재료에 의해 성형된 것이다. 여기서, PPS 수지는, DME 연료를 거의 투과하지 않는 우수한 배리어성을 가지는 동시에, 밀도가 비교적 작고 또한 강도가 비교적 높은 성질도 가지고 있다. PPS 수지 또는 이것을 주성분으로 하는 합성 수지 재료에 의해, 플로트의 비중을 DME 연료의 밀도보다 작고, 또한 연료 탱크의 내압에 충분히 견딜 수 있는 강도를 가지도록, 기밀성 공간부를 에워싸는 중공체를 성형하고, 상기 중공체에 의해 DME 연료 탱크용 플로트를 구성하고 있다.

이 중공체는, 상기한 PPS 수지 또는 합성 수지에 의해 성형하고, 기밀성 공간부를 에워싸는 구성으로 하고 있는 것에 의해, 비중을 0.5 이하로 하고 있으므로, DME 연료의 밀도(0.67g/cm³)보다 작고, DME 연료의 액면에 따라 부동할 수 있다. 그리고, PPS 수지는, 상기한 바와 같이 DME 연료에 대하여 우수한 배리어성을 가지고 있으므로, DME 연료가 투과하지 않아, 상기 중공체의 기밀성 공간부에 DME 연료가 침입하지 않는다. 이상으로부터, 이 중공체로 이루어지는 본 발명의 DME 연료 탱크용 플로트는, DME 연료를 저류하는 연료 탱크 내에서 사용되어도, 질량이 나 체적의 증가가 생기지 않아, 장기적이며 안정적으로 액면에서 부동할 수 있다.

여기서, 비중을 0.5보다 크게 하면, 액면 높이에서 안정적으로 부동할 수 없는 것이 우려된다. 이것은, DME 연료 탱크용 플로트가, 액면 표시 장치나 과충전 방지 장치를 구성하는 부재이며, 각각의 장치 본체와 암 등을 통하여 연결되어 있ㅇ어, 이 암 등의 중량이 플로트에 작용하여 버리므로, 상기 플로트에 관한 총 중량이 증가하여 DME 연료의 액면에서 부동할 수 없게 되는 것으로 생각된다.

한편, 중공체는, 그 내압 강도가 1.8MPa 이상으로 하고 있는 것이므로, 상기 중공체로 이루어지는 본 발명의 DME 연료 탱크용 플로트는, DME 연료를 저류하는 연료 탱크의 내압에 충분히 견디는 것이 가능하다. 여기서, DME 연료는, 상기한 바와 같이 고압 가스이므로, 연료 탱크 내에서 액화 상태를 유지하기 위해 상기 연료 탱크 내에 소정의 내압이 걸려 있다. 이 연료 탱크의 내압에 충분히 견디는 것이 가능하도록, 내압 강도를 설정하고 있다.

이와 같이, 본 발명의 DME 연료 탱크용 플로트는, 높은 내압 강도를 가지는 동시에, DME 연료에 대한 우수한 배리어성을 가지고 있으므로, DME 연료를 저류하는 연료 탱크 내에서, 장기간에 걸쳐 DME 연료의 액면에서 안정적으로 부동 가능한 우수한 내구성을 가진다.

그리고, 중공체의 비중으로서는, 0.2 이상으로 하는 구성이 바람직하다. 비중이 0.2보다 작아지면, DME 연료의 밀도에 비하여 매우 작아지므로, 액면의 요동에도 민감하게 반응하여 부동한다. 그러므로, 액면이 요동하고 있는 경우에는, 상기 요동이 대략 완전하게 들어갈 때까지 정확한 액면 높이 위치를 정확하게 측정하 지 못하여, 시간적 로스가 생긴다. 이 중공체의 비중으로서는, 또한 0.3 이상 또한, 0.4 이하로 하는 구성이 바람직하다. 이로써, DME 연료의 액면에서 한층 안정적으로 부동할 수 있는 동시에, 상기한 시간적 로스를 가급적으로 억제할 수 있다.

또한, 본 구성의, PPS 수지를 주성분으로 하는 합성 수지 재료로서는, 유리 섬유나 무기 필러 등의 강화재를 함유하여 이루어지는 것이 바람직하다. 그리고, 이와 같은 강화재로서는, 단일 종류의 것을 함유하도록 해도 되고, 복수 종류의 것을 함유하도록 해도 된다.

전술한 DME 연료 탱크용 플로트에 있어서, PPS 수지 또는 이것을 주성분으로 하는 합성 수지 재료가, 그 밀도를 1.35~ 1.75g/cm³로 하고, 또한 인장 항복(降伏) 강도를 90Mpa 이상으로 하는 것인 구성이 제안된다.

이러한 구성의 PPS 수지 또는 합성 수지 재료에 의해 기밀성 공간부를 에워싸는 중공체를 성형함으로써, 상기 중공체를, 상기한 본 발명의 비중과 내압 강도를 발휘하는 것으로서 비교적 용이하게 얻을 수 있다. 그리고, 이 중공체로 이루어지는 DME 연료 탱크용 플로트는, 전술한 작용 효과를 적정하게 발휘하게 될 수 있다.

여기서, PPS 수지는, 그 밀도의 하한이 1.35g/cm³이며, 다른 강화재를 함유함으로써 밀도가 증가하는 경향으로 된다. 그리고, 1.75g/cm³보다 크게 되면, 중공체의 판두께를 박형화하는 것 등을 필요로 하기 때문에, 내압 강도가 저하되는 경향을 나타내므로, 중공체의 비중을 0.5 이하로 하는 것은 어렵다. 이로부터, PPS 수지 또는 합성 수지 재료의 밀도를 설정하고 있다. 또한, 인장 항복 강도를 90MPa 이상으로 함으로써, 중공체의 내압 강도를 1.8Pa 이상으로 하는 것이 비교적 용이해진다. 90MPa보다 작아지면, 중공체의 판두께를 두꺼운 것으로 해야 할 필요가 있으므로, 비중이 증가하는 경향을 나타내어, 내압 강도를 1.8MPa 이상으로 하는 것은 어렵다. 여기서, 인장 항복 강도의 상한값으로서는, 210MPa 이하로 하는 것이 바람직하다. 이 상한값은, 제조 공정의 효율화나 재료 비용의 저감 등을 고려하여 설정하고 있다.

전술한 DME 연료 탱크용 플로트로서 상기 플로트를 구성하는 중공체는, 원통형의 외각(外殼) 보디부를 구비하는 중공 원통형을 이루는 것으로서, 그 원통 중심축선에 따라 관통하는 관통구멍을 형성하는 중심 통부와, 상기 중심 통부의 외면으로부터 반경 방향을 따라 연장 형성되어 외각 보디부의 내면에 이르는 복수개의 리브부를 구비한 것인 구성이 제안된다.

여기서, 중공체의 형태로서는, 강도를 가장 효율적으로 얻을 수 있는 구형상(球形狀)이 바람직하지만, 상기 구형상으로 본 발명의 비중을 확보하기 위해서는 비교적 대경(大徑)으로 하는 것이 필요하였다. 그런데, 연료 탱크의 제조 공정에 있어서, 액면 표시 장치 및 과충전 방지 장치의 플로트를 구성하는 중공체는, 이들 각 장치를 탱크에 장착하기 위해 설치된 장착 시트의 트인 구멍을 통해 탱크 내에 넣도록 하고 있다. 그러므로, 중공체의 형상은, 이 장착 시트의 트인 구멍을 통과할 수 있는 사이즈인 것이 필요하다. 그러나, 상기한 비교적 대경의 구형상의 중공체에서는, 장착 시트의 트인 구멍을 통과할 수 없다. 그러므로, 중공체는, 장착 시트의 트인 구멍을 통과할 수 있는 외형 치수이며, 또한 본 발명의 비중(부력)을 가지는 것이 필요하며, 이 조건을 만족시키는 것으로서, 탱크 내에서 다른 구성물과 간섭하지 않는 길이 치수로 설정한 중공 원통형으로 하고 있다.

그리고, 이러한 구성의 중공체에 있어서는, 중심 통부와 외각 보디부를 구비한 중공 원통형으로 한 것이므로, 상기 중심 통부와 외각 보디부 사이에 기밀성 공간부를 형성하고 있다. 이로써, 본 구성은, 상기한 본 발명에 관한 비중을 가지는 것으로 하고, 또한 복수개의 리브부를 가지는 것에 의해, 외압에 대한 내력이 향상되어 본 발명의 내압 강도를 충분히 가지는 것으로 되어 있다. 특히, 리브부를 설치함으로써, 중공체의 판두께를 박형화할 수 있으므로, 본 발명에 관한 비중을 달성하기 용이해진다. 또한, 중심 통부에 의해, 액면 표시 장치나 과충전 방지 장치의 각 장치 본체와 연결된 암을 삽입통과하여 연결하기 위한 관통구멍을 형성하고 있다. 이 관통구멍에 암이 연결되는 것에 의해, 본 구성의 중공체에 의해 플로트가 구성된다. 그리고, 이 플로트가 액면 높이에 따라 부동함으로써, 상기 플로트에 연계된 암이 상하 이동하고, 이 암의 상하 이동을 통하여 플로트가 부동하는 액면 높이 위치를, 액면 표시 장치나 과충전 방지 장치의 각 장치 본체가 안정적으로 파악할 수 있다.

그리고, 복수개의 리브부로서는, 중공 원통형의 길이 방향에 걸쳐 설치함으로써, 상기 리브부에 의해 중공체의 내부 공역(空域)을 복수개로 구획하고, 각 구획 공역에 의해 기밀성 공간부를 구성하도록 해도 된다. 이와 같이 리브부를 길이 방향에 걸쳐 설치함으로써, 중공체의 내압 강도를 한층 높일 수 있다.

또한, 이와 같은 중공 원통형의 중공체는, 원통형의 외각 보디부와 그 양단을 각각 차폐하는 차폐부를 구비하고, 일측의 차폐부에, 외측으로 돌출하는 2개의 돌아 멈춤 돌기부를 병설하여 이루어지는 구성이 제안된다.

전술한 바와 같이, 액면 표시 장치나 과충전 방지 장치는, 그 각 장치 본체와 연결한 암이 중공체의 관통구멍을 삽입통과하도록 하여, 상기 중공체를 연결하고 있다. 이러한 구성에 있어서는, 이 암을, 중공체의 차폐부에 설치한 돌아 멈춤 돌기부 사이에 배치하는 것이 가능하도록 하고 있고, 이로써, 중공체가 암에 대하여 자전(自轉)하는 것을 방지하고 있다. 여기서, 만일, 중공체가 암에 대하여 자전 가능한 경우, 상기 중공체가 자전함으로써 암 사이에 마찰이 생겨 마모되므로, 중공체의 내구성이 저감되어 버리는 것이 우려된다. 이에 대하여, 본 구성에 있어서는, 돌아 멈춤 돌기부 사이에 암을 배치하여 연결함으로써, 중공체가 자전하지 않도록 하고 있으므로, 상기 암과의 마모를 억제할 수 있어 원하는 내구성을 발휘할 수 있다.

전술한 DME 연료 탱크용 플로트에 있어서, 상기 플로트를 구성하는 중공체는, 일단에 개구부를 가지는 바닥이 있는 외각통체와, 상기 바닥이 있는 외각통체의 개구부를 차폐하는 커버체를 접합하여 이루어지는 구성이 제안된다.

이러한 구성에 있어서는, 중공 원통형의 중공체를, 바닥이 있는 외각통체와 커버체를 접합함으로써 성형하여 이루어지는 것이며, 기밀성 공간부를 에워싸는 형태를 비교적 용이하게 성형 가능하도록 되어 있다. 그리고, 바닥이 있는 외각통체와 커버체를 각각에 성형하는 것에 의해, 각각의 판두께를 박형화하기 용이하고, 본 발명의 비중을 만족시키는 구성을 비교적 용이하게 얻을 수 있다. 또한, 전술한 중심 통부나 리브부를 바닥이 있는 외각통체와 일체적으로 성형하고 쉽고, 예를 들면, PPS 수지 또는 합성 수지 재료를 사출 성형함으로써, 비교적 복잡한 형상을 용이하고 안정적으로 성형할 수 있다. 또한, 바닥이 있는 외각통체와 커버체를 접합하는 접합 방법으로서는, 초음파 접합, 열융착, 유도 가열 융착 등 다양한 방법을 이용할 수 있지만, 제조상의 효율성을 고려하면, 초음파 접합을 바람직하게 이용할 수 있다.

그리고, 바닥이 있는 외각통체와 커버체로 형성되는 중공체는, 원통형의 외각 보디부와 상기 외각 보디부의 양단을 각각 차폐(遮蔽)하는 차폐부를 구비한 구성으로 된다. 즉, 바닥이 있는 외각통체가, 외각 보디부와 상기 외각 보디부의 일단을 차폐하는 차폐부를 일체적으로 설치한 구성이며, 커버체가, 외각 보디부의 타단의 개구부를 차폐하는 차폐부를 구성하는 것이다.

또한, 전술한 바닥이 있는 외각통체는, 각 리브부 사이에, 외각 보디부의 내면으로부터 내측으로 돌출하는 복수개의 돌출부를 구비하여 이루어지고, 상기 돌출부가, 그 개구부 측의 단부에, 커버체와 맞닿지 않는 퇴피부를 형성하여 이루어지는 구성이 제안된다.

이러한 구성에 있어서는, 바닥이 있는 외각통체를 구성하는 외각 보디부에, 복수개의 돌출부를 설치함으로써, 상기 바닥이 있는 외각통체로 형성하는 중공체의 강도와 강성을 향상시킬 수 있다. 그러므로, 중공체의 판두께를 보다 박형화할 수 있어 비중을 저감할 수 있다. 또한, 돌출부는, 그 개구부 측의 단부에, 커버체와 맞닿지 않는 퇴피부를 가지는 구성으로 하고 있다. 이것은, 바닥이 있는 외각통체에 커버체를 접합한 상태에서, 상기 커버체에 돌출부가 맞닿으면, 해당 접촉 부위에서 응력 집중이 생기기 쉬워진다. 그러므로, 돌출부에 퇴피부를 설치하는 것에 의해, 응력 집중을 막아, 상기 돌출부에 의해 강도와 강성의 향상 효과를 충분히 발휘할 수 있도록 하고 있다.

본 발명은, PPS 수지 또는 이것을 주성분으로 하는 합성 수지 재료에 의해, 비중이 0.5 이하이고, 또한 내압 강도가 1.8MPa 이상으로 되도록, 기밀성 공간부를 에워싸는 중공체를 성형하고, 상기 중공체에 의해 구성한 DME 연료 탱크용 플로트이다. PPS수지는, DME 연료를 거의 투과하지 않는 우수한 배리어성을 가지고 있으므로, 본 구성의 중공체는, DME 연료가 침입하는 것에 의한 중량 증가나 체적 증가가 거의 생기지 않는다. 그리고, DME 연료의 밀도보다 낮은 비중이며, 또한 연료 탱크의 내압에 충분히 견딜 수 있는 내압 강도를 가지고 있다. 따라서, 상기 중공체로 이루어지는 DME 연료 탱크용 플로트는, DME 연료를 저류하는 연료 탱크 내에서, 장기간에 걸쳐 정확하고 안정적으로 DME 연료의 액면에 부동할 수 있으므로, 액면 표시 장치나 과충전 방지 장치에 설치되어 액면 높이를 정확하고 안정적으로 측정하여, 각 장치가 적정하게 작동한다.

또한, PPS 수지 또는 이것을 주성분으로 하는 합성 수지 재료가, 그 밀도를 1.35~ 1.75g/cm³로 하고, 또한 인장 항복 강도를 90Mpa 이상으로 하는 것인 구성에 있어서는, 상기한 본 발명의 비중과 내압 강도를 가지는 중공체를 비교적 용이하게 얻을 수 있어, 전술한 본 발명에 관한 작용 효과를 적정하게 발휘할 수 있다.

또한, 중공체가, 원통형의 외각 보디부를 구비하는 중공 원통형을 이루는 것으로서, 그 원통 중심축선에 따라 관통하는 관통구멍을 형성하는 중심 통부와, 상기 중심 통부의 외면으로부터 반경 방향을 따라 연장 형성되어 외각 보디부의 내면에 이르는 복수개의 리브부를 구비한 구성으로 한 경우에는, 중공 원통형으로 함으로써 상기한 본 발명의 비중을 충분히 만족할 수 있는 동시에, 연료 탱크의 제조 공정에서, 각 장치를 장착하기 위한 장착 시트의 구멍부를 통과시킴으로써 비교적으로 상기 탱크 내에 설치할 수 있다. 또한, 복수개의 리브부를 구비함으로써 본 발명의 내압 강도를 충분히 만족시키는 것이 가능하다. 또한, 중심 통부의 관통구멍에 연결하는 암을 통하여, 액면 표시 장치나 과충전 방지 장치의 각 장치 본체와 연결하도록 설치할 수 있으므로, 상기 중공체로 이루어지는 플로트에 의해, 각 장치 본체가 액면 높이 위치를 정확하고 안정적으로 측정할 수 있어, 각각의 작동을 적정하게 실시할 수 있다.

여기서, 중공체가, 원통형의 외각 보디부와 그 양단을 각각 차폐하는 차폐부를 구비하고, 일측의 차폐부에, 외측으로 돌출하는 2개의 돌아 멈춤 돌기부를 병설하여 이루어지는 구성으로 한 경우에 있어서는, 상기한 장치 본체와 연결한 암을, 돌아 멈춤 돌기부 사이에 배치함으로써, 상기 암에 대하여 중공체가 자전하는 것을 방지할 수 있으므로, 암과 중공체와의 마모를 억제할 수 있어 상기 중공체로 이루어지는 플로트가 원하는 강도와 강성을 발휘할 수 있다.

또한, 전술한 중공체가, 일단에 개구부를 가지는 바닥이 있는 외각통체와, 상기 바닥이 있는 외각통체의 개구부를 차폐하는 커버체를 접합하여 이루어지는 구성으로 한 경우에 있어서는, 전술한 중공 원통형의 중공체를 비교적 용이하게 성형할 수 있다. 그리고, 상기 중공체로 이루어지는 플로트는, 전술한 본 발명의 작용 효과를 적정하게 상주하는 것으로 된다.

여기서, 바닥이 있는 외각통체가, 각 리브부 사이에, 외각 보디부의 내면으로부터 내측으로 돌출하는 복수개의 돌출부를 구비하여 이루어지고, 상기 돌출부가, 그 개구부 측의 단부에, 커버체와 맞닿지 않는 퇴피부를 형성하여 이루어지는 구성으로 한 경우에 있어서는, 이 돌출부에 의해 중공체의 강도와 강성을 향상시킬 수 있는 동시에, 상기 돌출부의 퇴피부에 의해, 돌출부와 커버체가 맞닿음으로써 발생하는 응력 집중을 방지할 수 있다. 이로써, 돌출부에 의한 강도와 강성과의 향상 효과를 충분히 발휘할 수 있게 된다.

본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

먼저, 본 발명에 관한 DME 연료 탱크용 플로트를 성형하는 재료를 검토하기 위한 예비 시험으로서 침지(浸漬) 시험을 실시한 결과에 대하여 설명한다.

LPG(액화 석유 가스) 연료를 저류하는 연료 탱크에 설치되는 액면 표시 장치나 과충전 방지 장치에 설치되는 플로트로서는, 전술한 바와 같이, 발포 고무(발포 니트릴 고무)를 성형한 것이 일반적으로 사용되고 있다. 이것은, 발포 고무가, 비교적 낮은 밀도를 가지고, 또한 비교적 높은 인장 항복 강도를 가지고 있기 때문이 며, 발포 고무에 의해 성형한 플로트가, LPG 연료의 밀도보다 낮은 원하는 비중과 LPG 연료를 저류하는 연료 탱크의 내압에 충분히 견딜 수 있는 내압 강도를 가지는 것으로서 성형할 수 있다. 그러나, LPG 연료의 연료 탱크에서 적용되고 있는 발포 고무는, DME 연료를 투과하여 버리므로, 발포 고무제 플로트에서는, DME 연료가 내부에 침입하여 중량 증가나 체적이 증가하므로, DME 연료의 액면에서의 부동이 불안정하게 되어, 상기 액면 높이를 정확하게 측정할 수가 없다. 그러므로, DME 연료를 저류하는 연료 탱크에는, LPG 연료의 연료 탱크에서 사용하고 있는 발포 고무제의 플로트를 사용할 수 없다.

DME 연료가 투과하기 어려운 재료로서, 폴리 테트라 플루오르 에틸렌(PTFE)수지나 나일론 11(PA11)수지를 검토했다. 여기서, 폴리 테트라 플루오르 에틸렌 수지는 DME 연료를 투과하지 않는 성능(이하, 배리어성)으로서는, 나일론 11 수지 보다 높지만, 밀도가 2.17g/cm³로 비교적 높으므로, DME 연료의 밀도보다 낮은 비중을 가지는 플로트를 형성하는 것이 곤란한 것으로 생각된다. 그러므로, 다른 재료를 검토한 결과, PPS 수지를 발견하였다. 이 PPS 수지와 나일론 11 수지의 각 시험편을, DME 연료에 침지하는 침지 시험을 실시하였다.

이 침지 시험은, PPS 수지와 나일론 11 수지로부터 직사각형의 시험편을 각각 성형하고, 각 시험편을 DME 연료에 침지하여, 72시간 후와 168시간 후의 각각의 중량 변화를 측정하였다. 그 결과를 하기의 표 1에 나타낸다. 이 침지 시험의 결과, 168시간 후의 중량 증가는, PPS 수지의 경우가 0.007g이며, 나일론 11의 경우 가 0.087g가 되었다. 이로써, PPS 수지는, 나일론 11 수지에 비하여, DME 연료에 침지하기 전에 대하여 중량 증가가 극히 적고, DME 연료에 대한 배리어성이 높은 것을 알 수 있었다. 또한, PPS 수지의 밀도는, 1.35g/cm³이며, DME 연료의 밀도보다 낮은 비중의 플로트를 성형할 수 있다. 이와 같은 침지 시험의 결과로부터, DME 연료를 저류하는 연료 탱크에 사용하는 플로트를 성형하는 재료로서, PPS 수지 또는 이것을 주성분으로 하는 합성 수지를 정했다.

[표 1]

침지 시험 결과

다음에, DME 연료를 저류하는 연료 탱크(1)에 대하여 설명한다.

연료 탱크(1)는, 예를 들면, 트랙에 가로로 설치되는 것이며, 도 1과 같이, 원통형상의 보디부(1a)와, 상기 보디부(1a)의 양쪽 개구에 접합된 반구(半球) 형상의 부재(1b, 1b)로 구성되어 있다. 이 연료 탱크(1)는, 고정 부재(도시하지 않음)에 의해 차량에 고정되어 있고, 그 한쪽의 부재(1b)에, 충전 밸브(45)와 상기 충전 밸브(45)를 개폐하는 충전 밸브 개폐 핸들(41)을 구비한 밸브 장치(40)가 설치되어 있다. 그리고, 이 충전 밸브(45)에는, 외부로부터 DME 연료가 공급되는 공급 포트(46)가 설치되어 있고, DME 연료를 충전하는 경우에는, 이 공급 포트(46)로부터 연료가 충전된다.

또한, 연료 탱크(1) 내에는, 상기한 충전 밸브(45)와 연통되는 가스 충전관(42)이 설치되어 있다. 그리고, 이 가스 충전관(42)은, 그 선단이 연료 탱크(1) 내의 상부에 배치되어 있고, 상기 선단에 과충전 방지 장치(2)가 접속되어 있다. 이 과충전 방지 장치(2)로서 기계식의 것을 도 2에 나타낸다. 여기서, 도 2 (A)에, 과충전 방지 장치(2)가 연료를 유입 가능하게 하는 충전 상태를 나타내고, 도 2 (B)에, 상기 과충전 방지 장치(2)가 연료를 유입 불가능하게 하는 충전 완료 상태를 나타내고 있다. 이 기계식의 과충전 방지 장치(2)는, 가스 충전관(42)과 연료 탱크(1) 내를 연통시키는 연통로(53)를 구비하는 동시에, 상기 연통로(53)에 설치된 유입구(52)를 개폐하는 충전 방지 밸브(51)를 구비하고 있다. 이 과충전 방지 밸브(51)는, 유입구(52)를 폐쇄하는 방향으로 가압되어 설치되어 있고, 상기 과충전 방지 밸브(51)를 개방 위치(도 2 (A) 참조)와 폐쇄 위치(도 2 (B) 참조)로 변환하는 캠부재(54)가 회동 가능하게 설치되어 있다. 그리고, 캠부재(54)에 바형(bar type)의 암(55)이 접속되어 있고, 상기 암(55)이 상하 방향으로 경사이동함으로써 캠부재(54)가 회동하여, 과충전 방지 밸브(51)를 개방 위치와 폐쇄 위치로 변환한다. 이 암(55)의 선단부분에는, 본 발명에 관한 DME 연료 탱크용 플로트(10)가 연결되어 있다. 이 DME 연료 탱크용 플로트(10)는, 연료 탱크(1) 내에 저류하는 DME 연료의 액면 높이에 따라 부동한다. 즉, 연료 탱크(1) 내의 DME 연료가 소비나 충전에 의해 증감함으로써, 그 액면 높이에 따라 DME 연료 탱크용 플로트(10)가 상하 이동하면 암(55)이 상하 방향으로 경사이동하여 캠부재(54)가 회동하고, 이 회동에 의해 과충전 방지 밸브(51)를 작동시킨다. 구체적으로는, 연료 탱크(1)에 저류하는 DME 연료가 상기 연료 탱크(1)에 저류 가능한 최대 충전 양보다 적은 경우, 도 2 (A)와 같이, 그 DME 연료의 액면에서 DME 연료 탱크용 플로트(10)가 부동하고, 캠부재(54)에 의해 과충전 방지 밸브(51)가 가압력에 저항하여 개방 위치에 유지된다. 과충전 방지 밸브(51)가 개방 위치에 유지되고 있는 경우에는, 유입구(52)가 개방되어 있고, DME 연료를 유입구(52)로부터 연료 탱크(1) 내로 유입 가능하게 되어 있다. 그리고, DME 연료를 충전할 때는, 액면 높이 위치가 상승함에 따라 DME 연료 탱크용 플로트(10)가 올라가고, 상기 DME 연료가 최대 충전량으로 되면, 도 2 (B)와 같이, 상기 최대 충전량을 나타내는 액면 높이에 DME 연료 탱크용 플로트(10)가 달한다. 이에 따라 캠부재(54)에 의해 과충전 방지 밸브(51)가 그 가압력에 의해 폐쇄 위치로 변환한다. 이와 같이, 과충전 방지 장치(2)는, 연료 탱크(1) 내에 저류하는 DME 연료가 최대 충전량을 나타내는 액면 높이로 되면, 유입구(52)를 폐쇄하여 DME 연료의 충전을 강제적으로 정지하고, DME 연료가 최대 충전량을 넘어 유입되지 않도록 하는 것이다.

이 기계식의 과충전 방지 장치(2)는, 과충전 방지 밸브(51), 캠부재(54), 유입구(52) 등을 구비한 장치 본체(50)와, 상기한 암(55)과, 상기한 DME 연료 탱크용 플로트(10)로 구성되어 있다. 여기서, 장치 본체(50) 및 암(55)에 있어서는, LPG 연료를 저류하는 연료 탱크에 설치되어 있는 구성과 같은 구성의 것을 사용할 수 있고, 그 상세한 것에 대하여는 생략한다. 또한, DME 연료 탱크용 플로트(10)는, 본 발명의 주요부에 관한 것이며, 자세한 것은 후술한다.

한편, 연료 탱크(1)의 보디부(1a)에는, 액면 표시 장치(3)가 설치되어 있다 (도 1 참조). 이 액면 표시 장치(3)로서는, 액면 높이를 표시하는 계기부(61)가 보디부(1a)에 고정되어 있고, 상기 계기부(61)로부터 연료 탱크(1) 내에 지지관(62)이 연장 형성되어 있다. 그리고, 이 지지관(62) 내에는, 도시하지 않은 작동간이 그 중심축선을 회전 중심으로 하여 자전 가능하게 설치되어 있다. 또한, 지지관(62)의 선단에는, 바형의 암(65)이 상하 방향으로 회동 가능하게 축지지되어 있고, 상기 암(65)과 작동간이 기어 기구(도시하지 않음)를 통하여 연계하도록 하고 있다. 이로써, 암(65)이 상하 방향으로 회동함 따라 작동간이 자전하도록 되어 있다. 그리고, 암(65)의 선단부분에는, 본 발명에 관한 DME 연료 탱크용 플로트(10)가 연결되어 있다. 이 DME 연료 탱크용 플로트(10)는, 연료 탱크(1)에 저류하는 DME 연료의 액면 높이에 따라 부동하고, 상기 플로트(10)의 부동에 따라 암(65)이 상하 방향으로 회동한다. 즉, DME 연료의 액면 높이에 따라 암(65)이 상하 방향으로 회동하고, 상기 회동에 의해 작동간이 자전하는 것에 의해, 상기 작동간의 회전 위치(또는, 회전 각도)에 따라 계기부(61)와, DME 연료의 저류량(액면 높이)을 표시한다.

이 액면 표시 장치(3)는, 계기부(61), 지지관(62), 작동간(도시하지 않음), 기어 기구(도시하지 않음) 등을 구비한 장치 본체(60)와, 상기한 암(65)과, 상기한 DME 연료 탱크용 플로트(10)로 구성되어 있다. 여기서, 장치 본체(60) 및 암(65)에 있어서는, LPG 연료를 저류하는 연료 탱크에 사용되고 있는 구성과 같은 구성의 것을 사용할 수 있고, 그 상세한 것에 대하여는 생략한다. 또한, DME 연료 탱크용 플로트(10)는, 본 발명의 주요부에 관한 것이며, 자세한 것은 후술한다.

그리고, DME 연료를 저류하는 연료 탱크(1)는, 상기 DME 연료가 LPG 연료와 마찬가지의 고압 가스이므로, LPG 연료를 저류하는 연료 탱크와 같은 구성의 것을 사용할 수 있다. 또한, 이 연료 탱크(1)로부터 DME 연료를 엔진에 보내기 위한 구성 등, 연료를 공급하는 시스템으로서도, LPG 연료와 같은 구성의 것을 사용 가능하다. 이와 같은 연료 탱크의 각 구성이나 공급 시스템에 대한 자세한 것은 생략한다.

다음에, 전술한 과충전 방지 장치(2) 및 액면 표시 장치(3)에 각각에 설치한 DME 연료 탱크용 플로트(10)에 대하여 설명한다. 이 DME 연료 탱크용 플로트(10)는, 중공 원통형의 중공체(12)로 이루어진다. 즉, 이 중공체(12)가 과충전 방지 장치(2) 및 액면 표시 장치(3)의 각 암(55, 65)에 연결되어, 본 발명의 DME 연료 탱크용 플로트(10)로서 구성되어 있다. 그리고, 본 실시예에 있어서는, 과충전 방지 장치(2) 및 액면 표시 장치(3)에는, 같은 구성의 중공체(12)를 연결하고 있고, 같은 구성의 DME 연료 탱크용 플로트(10)로 하고 있다.

DME 연료 탱크용 플로트(10)를 구성하는 중공체(12)에 있어서는, 도 3과 같이, 원통형의 외각 보디부(13)와 상기 외각 보디부(13)의 양단을 차폐하는 차폐부(14, 14)로 구성되어 있다. 이 중공체(12)에는, 그 원통 중심축선에 따라 상기 중공체(12)를 길이 방향으로 관통하는 관통구멍(16)을 형성하는 중심 통부(15)가 형성되어 있고, 상기 관통구멍(16)이 상기 차폐부(14, 14)의 중심에서 트인 구멍으로 되어 있다. 이 중공체(12)는, 외각 보디부(13), 중심 통부(15), 차폐부(14, 14)에 의해 에워싸인 내부에 밀폐된 공역(空域)을 가지고 있다.

또한, 중공체(12)는, 중심 통부(15)의 외면으로부터 반경 방향으로 연장 형성되어 외각 보디부(13)의 내면에 이르는 리브부(21)가, 주위 방향으로 등간격으로 4개 형성되어 있다. 각 리브부(21)는, 상기 중공체(12)의 길이 방향에 걸쳐 형성되어 있고, 4개의 리브부(21)에 의해 내부 공역을 구획하여, 4개의 기밀성 공간부(18)을 각각 형성하고 있다. 또한, 중공체(12)에는, 각 리브부(21) 사이에, 외각 보디부(13)의 내면으로부터 내측으로 돌출하는 돌출부(22)가 각각에 설치되어 있다. 각 돌출부(22)는, 외각 보디부(13)의 길이 방향에 걸쳐 형성되어 있고, 상기 중공체(12)의 강도와 강성을 향상시키는 역할을 가지고 있다.

중공체(12)의 관통구멍(16)은, 그 구멍 직경을, 상기한 과충전 방지 장치(2)나 액면 표시 장치(3)의 각 암(55, 65)의 선단부분을 삽입통과 가능하도록 설정되어 이루어진다. 또한, 중공체(12)의 한쪽의 차폐부(14)에는, 그 외면으로부터 길이 방향 외측으로 돌출하는 돌아 멈춤 돌기부(23, 23)가 병설(竝設)되어 있다. 이 2개의 돌아 멈춤 돌기부(23)는, 그 사이에 암(55, 65)을 결합 가능하게 하는 간격으로 형성되어 있다. 즉, 암(55, 65)은, 중공체(12)의 한쪽의 차폐부(14)의 외면에 따라 2개의 돌아 멈춤 돌기부(23) 사이에 배치되고, 또한 길이 방향으로 굴곡되어 관통구멍(16)을 삽입통과한다. 그리고, 관통구멍(16)을 관통한 암(55, 65)의 선단이, 다른 쪽의 차폐부(14)의 외측에서 코킹되어 지지된다. 이로써, 중공체(12)는, 암(55, 65)에 대하여, 길이 방향으로 이동하지 않도록 하고, 또한 주위 방향으로 회전하지 않도록 하여, 상기 암(55, 65)에 연결되어 있다. 이와 같이 중공체(12)의 회전이나 이동을 막고 있는 것에 의해, 중공체(12)가 암(55, 65)에 대 하여 슬라이드 이동하는 것을 억제할 수 있다. 그러므로, 중공체(12)와 암(55, 65)이 마모되는 것을 억제할 수 있어 상기 마모에 의한 내구성 저하를 방지할 수 있다. 따라서, 중공체(12)가, 원하는 내구성을 발휘할 수 있다.

이와 같은 중공체(12)를, 전술한 침지 시험의 결과에 따라 PPS 수지 또는 그것을 주성분으로 하는 합성 수지로 성형하고 있다. 이로써, 중공체(12)는, DME 연료에 대한 우수한 배리어성을 가지고 있고, DME 연료에 침지해도 기밀성 공간부(18)에 상기 DME 연료가 전혀 침입하지 않는다.

다음에, 전술한 구성의 중공체(12)를 성형하는 한 수단에 대하여 설명한다.

본 실시예에 있어서는, 중공체(12)를, PPS 수지 또는 합성 수지를 사출 성형함으로써 성형하고 있다. 이 사출 성형에 의해, 일단에 개구부(26)를 가지는 바닥이 있는 외각통체(25)와, 상기 개구부(26)를 차폐하는 원판형의 커버체(27)를 성형한다(도 4 참조). 그리고, 이 바닥이 있는 외각통체(25)의 개구부(26)에, 커버체(27)를 접합함으로써, 중공체(12)를 형성한다.

여기서, 바닥이 있는 외각통체(25)로서는, 도 4와 같이, 원통형의 외각 보디부(13)와 상기 외각 보디부(13)의 타단을 차폐하는 차폐부(14)를 구비하는 동시에, 상기 외각 보디부(13)의 내부에 중심 통부(15)와 4개의 리브부(21)와 4개의 돌출부(22)를 구비하여 이루어진다. 또한, 바닥이 있는 외각통체(25)의 차폐부(14)에는, 도 4 (B)와 같이, 상기한 돌아 멈춤 돌기부(23, 23)도 형성되어 있다. 그리고, 이와 같은 각 구성 요소를 구비한 바닥이 있는 외각통체(25)가, 사출 성형에 의해 일체적으로 성형되어 있다. 한편, 커버체(27)는, 그 중심에 판두께 방향으로 관통하는 트인 구멍부(28)가 형성되어 있다. 이 트인 구멍부(28)는, 커버체(27)를 바닥이 있는 외각통체(25)의 개구부(26)에 접합하고 경우에, 상기 바닥이 있는 외각통체(25)의 중심 통부(15)의 단부와 접합되어, 상기 중심 통부(15)의 관통구멍(16)과 연통되도록 되어 있다.

상기한 바닥이 있는 외각통체(25)와 커버체(27)를 초음파 융착에 의해 접합함으로써, 상기한 중공체(12)(도 3 참조)를 형성한다. 이 접합으로서는, 커버체(27)의 외주단을, 바닥이 있는 외각통체(25)의 개구부(26)의 주위단에 접착하는 동시에, 커버체(27)의 트인 구멍부(28)의 구멍 주위단을, 바닥이 있는 외각통체(25)의 중심 통부(15)의 단부에 접착한다. 이로써, 바닥이 있는 외각통체(25)의 외각 보디부(13)와 중심 통부(15) 사이의 공역을 밀폐하고, 4개의 리브부(21)에 의해 구획한 4개의 기밀성 공간부(18)를 형성하고 있다. 이같이 하여, 상기한 본 실시예의 중공체(12)를 성형하고 있다. 여기서, 커버체(27)는, 바닥이 있는 외각통체(25)의 개구부(26)를 차폐하여, 중공체(12)의 구성 요소로 되는 것이며, 상기 바닥이 있는 외각통체(25)와 접합되어 이루어지는 중공체(12)에 있어서, 그 한쪽의 차폐부(14)를 구성한다(도 3 참조).

또한, 본 실시예에 있어서, 바닥이 있는 외각통체(25)에 성형한 돌출부(22)에는, 그 개구부 측의 단부에, 내측으로 경사지는 형상의 퇴피부(24)를 형성하고 있다. 이 퇴피부(24)는, 돌출부(22)의 단부가 커버체(27)와 접촉되지 않도록 하기 위해 설치되어 있다. 이것은, 만일 돌출부(22)의 단부와 커버체(27)가 접촉하도록 형성하면, 그 접촉된 부위에 응력이 집중하게 되므로, 이 응력 집중을 회피하는 것 을 목적으로 하고 있다. 그리고, 이와 같이 응력 집중을 회피함으로써, 중공체(12)로서의 강도와 강성을 충분히 발휘할 수 있다.

이와 같이 중공체(12)를 성형하는 방법은, 바닥이 있는 외각통체(25)와 커버체(27)를 사출 성형하여, 그 양자를 접합하는 방법이므로, 비교적 복잡한 형태를 가지는 구성이라도 용이하고 안정적으로 성형할 수 있는 이점을 가진다.

이와 같이 성형한 중공체(12)를, 전술한 바와 같이, 암(55, 65)에 연결함으로써, 과충전 방지 장치(2)나 액면 표시 장치(3)에 설치된, 본 발명에 관한 DME 연료 탱크용 플로트(10)로서 사용된다. 그리고, 이 DME 연료 탱크용 플로트(10)를 배치한 과충전 방지 장치(2)나 액면 표시 장치(3)를, DME 연료를 저류하는 연료 탱크(1)에 설치함으로써, 상기 연료 탱크(1) 내에서 상기 DME 연료의 액면에 따라 상기 DME 연료 탱크용 플로트(10)가 부동하므로, DME 연료의 액면 높이를 정확하고 안정적으로 측정할 수 있다.

다음에, 상기한 본 실시예의 DME 연료 탱크용 플로트(10)를 구성하는 중공체(12)에 대하여, 보다 상세하게 설명한다.

이 중공체(12)를, 외경 40mm, 길이 100mm, 판두께 1.5mm로 하여 성형한다. 또한, 중심 통부(15)의 관통구멍(16)의 구멍 직경을 3.5mm로 하고, 각 리브부(21)의 판두께를 1.5mm로 하고 있다. 또한, 돌출부(22)의 두께를 1.5mm로 하고, 그 돌출 길이를 2mm로 하고 있다. 또한, 돌아 멈춤 돌기부(23)의 돌출 길이를 3mm로 하고, 2개의 돌아 멈춤 돌기부(23)의 간격을 3.5mm로 하고 있다.

이 중공체(12)는, 전술한 바와 같이, PPS 수지를 사출 성형하여 얻은 바닥이 있는 외각통체(25)와 커버체(27)를 초음파 융착함으로써 성형한다. 여기서, PPS 수지는, 그 밀도가 1.35g/cm³이며, 인장 항복 강도가 90MPa이다. 그리고, 이 중공체(12)의 비중을 측정한 바 0.37이며, DME 연료의 밀도 0.67g/cm³보다 낮아져 있으므로, DME 연료의 액면에서 부동하는 것이 분명하다. 그리고, 전술한 과충전 방지 장치(2)나 액면 표시 장치(3)의 각 암(55, 65)과 연결하면, 상기 암(55, 65)의 중량도 작용하게 되지만, 이 중공체(12)의 비중은, DME 연료의 밀도보다 충분히 낮아져 있으므로, 액면에서 안정적으로 부동할 수 있다.

또한, 상기한 중공체(12)의 내압 강도를 측정한 바, 3MPa 이상이며, 상기 중공체(12)가 충분한 내압 강도를 가지고 있는 것을 확인할 수 있었다. 여기서, DME 연료가 저류하는 연료 탱크(1)는 고압 가스 보안 규칙에 따른 것이며, 차량에 탑재하는 제품으로서 인정된다. 이 고압 가스 보안 규칙에 의하면, DME 연료를 저류하는 연료 탱크의 내압 시험 압력은 1.8MPa 이상으로 하는 것이 규정되어 있다. 그러므로, 본 실시예의 중공체(12)를, 과충전 방지 장치(2)나 액면 표시 장치(3)의 플로트로서 사용한 경우라도, DME 연료의 연료 탱크에 생기는 내압을 충분히 견딜수 있다. 그리고, 중공체(12)의 내압 강도는 내압 시험에 의해 구하였다. 이 내압 시험은, 소정의 밀폐 용기 내에 물을 가득 채우고, 중공체(12)를 넣은 후에, 상기 밀폐 용기 내에 질소 가스를 불어 넣음으로써 내압을 향상시키고, 중공체(12)에 외압을 건다. 그리고, 중공체(12)가 파괴되었을 때의 압력을 측정하여, 상기 압력을 중공체(12)의 내압 강도로서 구하고 있다.

이와 같이 본 실시예의 중공체(12)는, PPS 수지에 의해 전술한 구성으로 성형함으로써, DME 연료의 액면에서 부동하고, 또한 연료 탱크(1)의 내압에 충분히 견딜 수 있는 것으로 되어 있다. 즉, 중공체(12)는, 중공 원통형을 이루어, 복수개의 리브부(21)를 구비하는 구성으로 함으로써, 원하는 비중(0.5 이하)과 내압 강도(1.8MPa 이상)를 달성하고 있다.

또한, 상기한 중공체(12)를, DME 연료를 충전한 소정 용기 내에 침지하고, 그 중량 증가를 측정하는 침지 시험을 실시하였다. 이 침지 시험에서는, 용기 내에 내압 1MPa를 걸어 500시간 침지한 후에 인출하여, 침지전에 대한 중량 변화를 측정한다. 그리고, 비교를 위하여, 전술한 종래의 발포 니트릴 고무에 의해 구성한 플로트에 대해서도 침지 시험을 실시하였다. 이 침지 시험의 결과, 본 실시예의 중공체(12)는, 침지전의 중량에 대하여 거의 중량이 증가하지 않았다. 한편, 비교예의 발포 니트릴 고무제 플로트는, 침지전의 중량에 대하여 약 1.6배로 중량이 증가하였다. 이 침지 시험에 의해, 본 실시예의 중공체(12)는, DME 연료를 거의 투과하지 않는 극히 높은 배리어성을 가지고 것이 분명하다.

이상으로부터, 본 실시예의 중공체(12)는, 전술한 과충전 방지 장치(2)나 액면 표시 장치(3)에 설치되어 DME 연료 탱크용 플로트(10)로서 사용되었을 경우에, 비교적 장기간에 걸쳐, 연료 탱크(1) 내의 DME 연료의 액면에서 정확하고 안정적으로 부동할 수 있다. 과충전 방지 장치(2)의 경우에는, 상기 DME 연료 탱크용 플로트(1)에 의해 최대 충전량으로 된 액면 높이를 안정적이고 또한 정확하게 측정할 수 있으므로, 장기간에 걸쳐, 상기 최대 충전량을 넘어 DME 연료가 충전되는 것을 확실하게 방지할 수 있다. 또한, 액면 표시 장치(3)의 경우에는, 상기 DME 연료 탱크용 플로트(10)에 의해, 연료 탱크(1) 내의 DME 연료의 액면 높이를 안정적이고 또한 정확하게 측정하여 표시할 수 있다.

전술한 실시예에 있어서는, DME 연료 탱크용 플로트(10)를 구성하는 중공체(12)를 PPS 수지에 의해 성형하도록 하고 있지만, 상기 중공체를 PPS 수지를 주성분으로 하는 합성 수지에 의해 성형할 수도 있다. 예를 들면, PPS 수지에 유리 섬유를 함유하여 이루어지는 합성 수지를 사용하여, 중공체를 성형한다. 이 경우의 합성 수지는, 유리 섬유의 함유량을 30~50중량%로 하고 있고, 밀도가 1.57~ 1.75g/cm³으로 되어 있다. 그리고, 이 합성 수지에 의해, 전술한 바와 같은 형상의 중공체를 성형하면 그 비중이 0.43 ~ 0.48로 된다. 이와 같은 합성 수지에 의해 성형한 중공체에 있어서도, DME 연료의 밀도보다 낮으므로, 상기 DME 연료의 액면에서 부동할 수 있다. 또한, 합성 수지는, PPS 수지를 주성분으로 하고 있으므로, DME 연료에 대하여 높은 배리어성을 가지고 있다. 또한, 유리 섬유를 함유하고 있는 것에 의해, 인장 항복 강도가 PPS 수지보다 높고, 중공체의 내압 강도도 향상된다. 이상으로부터, 유리 섬유를 함유한 합성 수지에 의해 성형한 중공체로 이루어지는 DME 연료 탱크용 플로트에 있어도, 상기한 실시예와 마찬가지의 작용 효과를 발휘할 수 있다.

그리고, PPS 수지를 주성분으로 하는 합성 수지로서는, 상기한 유리 섬유 외에, 예를 들면, 카본 섬유를 함유하는 것도 가능하다. 이와 같은 합성 수지에 있 어도, 상기와 마찬가지의 작용 효과를 발휘하는 DME 연료 탱크용 플로트를 얻을 수 있다.

또한, 전술한 실시예에서는, DME 연료 탱크용 플로트(10)를 구성하는 중공체(12)를, 중공 원통형으로서 그 내부에 4개의 리브부(21)를 구비하는 구성으로 하였으나, 그 외에, 리브부의 수를 적당히 변경한 구성으로 해도 된다. 예를 들면, 다섯 개의 리브부를 주위 방향으로 균등 간격으로 구비하는 구성으로 할 수 있다.

또한, 전술한 실시예에서는, 과충전 방지 장치(2)와 액면 표시 장치(3)에 설치되는 중공체(12)를 같은 구성의 것으로 하였으나, 각 장치마다 중공체의 구성을 각각 상이한 것으로 할 수도 있다. 즉, 과충전 방지 장치(2)와 액면 표시 장치(3)에서, 각각 DME 연료 탱크용 플로트의 구성이 상이하게 되어 바람직하다.

또한, 전술한 실시예에서는, 트랙에 탑재되는 DME 연료용의 연료 탱크(1)에 대하여 설명하였으나, 승용차나 버스 등과 같이 다양한 차량에 탑재되는 연료 탱크에도 적용할 수 있다. 그리고, DME 연료를 저류하는 연료 탱크가 탑재되는 다양한 차량에 있어도, 전술한 실시예와 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있다.

본 발명은, 전술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 요지의 범위 내에서 적당히 사용할 수 있다. 예를 들면, 중공체의 형상 치수는, 자동차용의 LPG 연료 탱크와 같은 형상의 연료 탱크를 상정한 경우, 제조 공정 상, 외경을 최대 45mm, 길이를 최대 200mm의 형상 치수까지 설정할 수 있다. 그리고, 중공체의 판두께가 상기 치수와 같은 1.5mm인 경우, 외경이나 길이를 크게 함으로써, 중공체의 비중이 저하되므로, 특히 유리 섬유를 함유하는 합성 수지로부터 성형한 것에서 유리하게 동작하고, 액면에서 부동하는 안정성이 한층 높아진다. 또한, 이 비중 저하분을 고려하여 판두께를 증가시키면, 한층 높은 내압 강도를 가지게 된다.

도 1은 트랙에 탑재되는 연료 탱크(1)의 단면도이다.

도 2는 연료 탱크(1)에 설치되는 기계식의 과충전 방지 장치(2)의, (A) 충전 가능 상태와, (B) 충전 완료 상태를 나타낸 설명도이다.

도 3은 DME 연료 탱크용 플로트(10)를 구성하는 중공체(12)의, (A) 종단면도, (B) 측단면도, (C) 측면도이다.

도 4는 중공체(12)를 성형하기 위한 바닥이 있는 외각통체(25)와 커버체(27)과의, (A) 사시도와, (B) 종단면도이다.

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

(1) 연료 탱크

(2) 과충전 방지 장치

(3) 액면 표시 장치

(10) DME 연료 탱크용 플로트

(12) 중공체

(13) 외각 보디부

(14) 차폐부

(15) 중심 통부

(16) 관통구멍

(18) 기밀성 공간부

(21) 리브부

(22) 돌출부

(24) 퇴피부

(25) 바닥이 있는 외각통체

(26) 개구부

(27) 커버체

Claims (6)

1. DME(디메틸에테르) 연료를 저류하는 연료 탱크에 설치되는 액면(液面) 표시 장치 및/또는 과충전 방지 장치에 설치되는, DME 연료의 액면 높이에 따라 부동(浮動)하는 DME 연료 탱크용 플로트(float)에 있어서,

   PPS 수지 또는 이것을 주성분으로 하는 합성 수지 재료에 의해 성형된, 기밀성 공간부를 에워싸는 중공체(中空體)로 이루어지고, 상기 중공체의 비중이 0.5 이하이고, 또한 내압(耐壓) 강도가 1.8MPa 이상인, DME 연료 탱크용 플로트.
2. 제1항에 있어서,

   상기 PPS 수지 또는 이것을 주성분으로 하는 합성 수지 재료는, 그 밀도가 1.35~ 1.75g/cm³이고, 또한 인장 항복 강도가 90MPa 이상인, DME 연료 탱크용 플로트.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 중공체는, 원통형의 외각(外殼) 보디부를 구비하는 중공 원통형을 이루는 것으로서,

   그 원통 중심축선을 따라 관통하는 관통구멍을 형성하는 중심 통부와, 상기 중심 통부의 외면으로부터 반경 방향을 따라 연장 형성되어 외각 보디부의 내면에 이르는 복수개의 리브부를 구비하고 있는, DME 연료 탱크용 플로트.
4. 제3항에 있어서,

   상기 중공체는, 원통형의 외각 보디부와 그 양단을 각각 차폐하는 차폐부를 구비하고, 일측의 차폐부에, 외측으로 돌출하는 2개의 돌아 멈춤 돌기부를 병설하여 이루어지는, DME 연료 탱크용 플로트.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,

   상기 중공체는, 일단에 개구부를 가지는 바닥이 있는 외각통체와 상기 바닥이 있는 외각통체의 개구부를 차폐하는 커버체를 접합하여 이루어지는, DME 연료 탱크용 플로트.
6. 제5항에 있어서,

   상기 바닥이 있는 외각통체는, 각 리브부 사이에, 외각 보디부의 내면으로부터 내측으로 돌출하는 복수개의 돌출부를 구비하여 이루어지고, 상기 돌출부는, 그 개구부 측의 단부에, 커버체와 맞닿지 않는 퇴피부를 형성하여 이루어지는, DME 연료 탱크용 플로트.

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