KR20210012207A - 차량의 연료 시스템용 메쉬필터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량의 연료 시스템용 메쉬필터에 관한 것으로서, 차량의 연료탱크에 설치되는 메쉬필터에서 파라핀 왁스에 의한 필터 막힘으로 인해 야기되는 종래의 문제점들을 해결할 수 있는 차량의 연료 시스템용 메쉬필터를 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 형상 유지를 위한 프레임과, 상기 프레임에 설치되어 연료 중 이물질을 제거하는 메쉬부재를 포함하고, 상기 메쉬부재의 전체 영역 중 정해진 적어도 일부의 제1 영역에는 제1 메쉬부재가 설치되고, 상기 메쉬부재의 전체 영역 중 나머지의 제2 영역에는 상기 제1 메쉬부재에 비해 메쉬 사이즈가 상대적으로 작은 제2 메쉬부재가 설치되며, 상기 제1 메쉬부재를 지나는 연료 경로를 연료 온도에 따라 개폐하는 개폐수단을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량의 연료 시스템용 메쉬필터가 개시된다.

Description

차량의 연료 시스템용 메쉬필터{Mesh filter for fuel supply system of vehicle}
본 발명은 차량의 연료 시스템용 메쉬필터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량의 연료탱크에 설치되는 메쉬필터에서 파라핀 왁스에 의한 필터 막힘으로 인해 야기되는 종래의 문제점들을 해결할 수 있는 차량의 연료 시스템용 메쉬필터에 관한 것이다.
도 1은 디젤 차량의 연료 시스템을 예시한 도면으로, 연료탱크(1), 연료공급라인(2), 엔진(3), 연료회수라인(4), 메쉬필터(11), 프리필터(12), 저압연료펌프(13), 메인필터(14), 고압연료펌프(15), 커먼레일(16), 인젝터(17)가 도시되어 있다.
일반적으로, 디젤 차량의 연료 시스템에서는 저압연료펌프(13)에 의해 흡입된 연료가 연료탱크(1) 내에 설치된 메쉬필터(mesh filter)(12)와, 연료공급라인(2)에 설치된 프리필터(pre-filter)(12)를 통과하는 동안 여과되고, 이후 저압연료펌프(13)에 의해 압송된 연료는 메인필터(main filter)(14)를 통과하는 동안 연료 내 이물질이 추가로 제거된다.
이어 메인필터(14)를 통과한 연료가 고압연료펌프(15)에 의해 고압 상태로 커먼레일(common rail)(16)에 공급되어 인젝터(17)를 통해 엔진(3)의 실린더로 분사된다.
이때, 프리필터(12)에서는 디젤 연료를 여과하는 것과 더불어, 겨울철의 저온 시에 내장된 PTC 히터(미도시)가 작동하여 디젤 연료를 가열하고, 이를 통해 연료 내에 생성된 파라핀 고형물을 제거한다.
고압연료펌프(15)에서는 메인필터(14)를 통과한 디젤 연료 중 일부를 냉각과 윤활에 사용한다.
아울러, 연료공급라인(2)을 따라 엔진(3)으로 공급된 연료 중 인젝터(17)에서 분사되지 않고 남은 연료는 인젝터(17) 및 커먼레일(16)로부터 연료회수라인(4)을 통해 연료탱크(1)로 회수된다.
고압연료펌프(15)에서 냉각과 윤활에 사용된 디젤 연료 또한 연료회수라인(4)을 통해 연료탱크(1)로 회수되고, 메인필터(14)에서 여과된 디젤 연료 중 일부 또한 별도 연료회수라인(4)을 통해 연료탱크(1)로 회수된다.
디젤 차량의 연료 시스템에서 프리필터(12)는 연료 중 수분을 분리하는 워터 세퍼레이터(water seperator)를 포함하고 있으며, 통상의 상용 디젤 차량에서 메쉬필터(11)는 연료탱크(1)의 내부에, 프리필터(12)는 연료탱크(1)의 외부에 설치된다.
한편, 디젤 연료에는 정제시 끓는 점이 높아 파라핀 성분이 많이 존재하는데, 파라핀 성분은 착화 성능이 우수하고 발열량이 높아 디젤 연료에는 필수로 포함되어야 한다.
그러나, 파라핀은 상온에서 액체 상태이지만 저온에서는 왁스 형태로 응고되는 성질을 가지고 있고, 특히 겨울철 저온에서 고형화된 파라핀 왁스의 양이 많아지면 연료의 점도가 높아진다.
파라핀 왁스가 다량 존재하는 연료는 각 필터에서 여과재를 통과하기가 어렵고, 파라핀 왁스로 인해 필터 막힘 현상이 발생하면 연료 흐름이 저하되는 것은 물론 연료 공급이 불안정해질 수 있다.
그로 인해 겨울철에는 엔진 시동성이 좋지 못하고, 주행 중 연료 공급이 불안정하여 엔진 꺼짐 현상이 발생할 수 있으며, 그을음이 과다하게 발생하거나 차량 주행 중 출력 부족, 가속성 불량 등의 여러 문제가 나타날 수 있다.
일례로, 겨울철에 차량이 추운 지역으로 이동한 경우 연료가 고형화될 수 있고, 이때 차량을 소킹(soaking)한 후 바로 가속 주행을 하면 고형화된 연료에 의해 차량의 연료 시스템에서 문제가 발생할 수 있다.
프리필터의 경우 내부의 여과재(filter element)에서 파라핀 왁스에 의한 막힘이 발생하는 문제를 해결하기 위해 가열수단을 설치하여 파라핀 왁스의 용융을 유도하고 있다.
예를 들면, 상기 가열수단으로서, 프리필터 상부에 PTC 히터를 설치하고, 프리필터 하부에 발열 코일을 설치하여, 온도 감응 스위치에 의해 상기의 가열수단이 온도에 따라 선택적으로 전원을 공급받아 작동되도록 하고 있다.
연료탱크 내부의 메쉬필터의 경우, 저온에서 생성된 파라핀 왁스의 크기가 판상 마름모 형상으로 200㎛ 정도의 크기를 가지며, 이러한 파라핀 왁스가 130㎛ 메쉬 사이즈의 필터에 걸리면서 필터 막힘이 발생하고 있다.
이와 같이 저온에서 파라핀 왁스에 의한 필터 막힘이 발생하고 있지만, 메쉬필터의 경우 막힘을 해결하기 위한 개선방안이 마련되어 있지 않다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 차량의 연료탱크에 설치되는 메쉬필터에서 파라핀 왁스에 의한 필터 막힘으로 인해 야기되는 종래의 문제점들을 해결할 수 있는 차량의 연료 시스템용 메쉬필터를 제공하는데 그 목적이 있다.
특히, 연료 중에 포함된 이물질을 정상적으로 제거할 수 있으면서도 파라핀 왁스에 의한 필터 막힘으로 인한 문제점, 즉 흡입파이프를 통한 공기 유입 및 연료 공급 경로 내 기포 발생, 그리고 그로 인해 야기되는 여러 문제점들을 해결할 수 있도록 하는데 발명의 목적이 있는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따르면, 형상 유지를 위한 프레임과, 상기 프레임에 설치되어 연료 중 이물질을 제거하는 메쉬부재를 포함하고, 상기 메쉬부재의 전체 영역 중 정해진 적어도 일부의 제1 영역에는 제1 메쉬부재가 설치되고, 상기 메쉬부재의 전체 영역 중 나머지의 제2 영역에는 상기 제1 메쉬부재에 비해 메쉬 사이즈가 상대적으로 작은 제2 메쉬부재가 설치되며, 상기 제1 메쉬부재를 지나는 연료 경로를 연료 온도에 따라 개폐하는 개폐수단을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량의 연료 시스템용 메쉬필터를 제공한다.
이로써, 본 발명에 따른 차량의 연료 시스템용 메쉬필터에 의하면, 파라핀 왁스에 의한 필터 막힘으로 인해 야기되는 종래의 문제점들을 해결할 수 있게 된다.
특히, 연료 중에 포함된 이물질을 정상적으로 제거할 수 있으면서도 파라핀 왁스에 의한 필터 막힘으로 인한 문제점, 즉 흡입파이프를 통한 공기 유입 및 연료 공급 경로 내 기포 발생, 그리고 그로 인해 야기되는 여러 문제점들을 해결할 수 있게 된다.
도 1은 디젤 차량의 연료 시스템을 예시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 메쉬필터가 연료탱크 내에 설치된 상태를 예시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 메쉬필터를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 메쉬필터에서 주요 부분을 도시한 절개 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 메쉬필터에서 개폐수단이 제1 메쉬부재측 연료 경로를 닫아준 상태를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 메쉬필터에서 개폐수단이 제1 메쉬부재측 연료 경로를 열어준 상태를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 메쉬필터에서 개폐수단의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 메쉬필터에서 개폐수단의 작동 상태를 나타내는 도면이다.
도 9와 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 메쉬필터에서 개폐수단의 구성 및 작동 상태를 나타내는 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 연료 시스템용 메쉬필터를 예시한 것으로, 연료탱크(1) 내에 메쉬필터(11)가 설치된 상태를 나타내고 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 메쉬필터를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 메쉬필터에서 주요 부분을 도시한 절개 사시도이다.
도 3 및 도 4에서 메쉬필터(11)의 내부로 삽입되는 흡입파이프(도 2에서 도면부호 '23'임)에 대해서는 도시를 생략하였다.
디젤 차량의 연료 시스템에서 연료탱크(1)의 내부에 설치되는 메쉬필터(11)는 형상 유지를 위한 프레임(21)과, 상기 프레임(21)에 지지되도록 설치되는 메쉬부재(22)를 포함한다.
여기서, 메쉬부재(22)는 연료를 통과시켜 연료 중에 존재하는 이물질을 제거하기 위한 여과부재이며, 메쉬필터(11)에서 프레임(21)과 메쉬부재(22)는 모두 플라스틱으로 제작될 수 있다.
이와 같이 플라스틱으로 제작된 메쉬필터(11)의 경우, 열에 취약해지고 열변형이 발생할 우려가 있기 때문에 파라핀 왁스에 의한 필터 막힘을 해소하기 위해 PTC 히터나 발열 코일 등의 가열수단을 적용하는 것은 불가능하다.
또한, 필터 막힘을 해소하기 위해 메쉬필터(11)의 메쉬 사이즈를 크게 할 경우, 연료탱크(1)의 내부에서 프리필터(도 1에서 도면부호 '12'임)로 넘어가는 이물질의 양이 많아질 수 있고, 그로 인해 프리필터의 교환 주기가 짧아질 수 있다.
또한, 연료탱크(1) 내 유면이 낮아 메쉬필터(11)의 일부가 연료탱크 내 유면 상측의 공기 중에 노출되었을 때, 메쉬필터에서 파라핀 왁스에 의한 필터 막힘이 발생하였다면, 메쉬필터의 내부로 연료가 유입되지 않아 메쉬필터 내부의 유면 또한 낮아지고, 메쉬필터(11) 내부의 유면이 흡입파이프(23)의 하단 입구에 비해서도 낮아질 수 있다.
이때, 연료탱크(1) 내 유면 상측의 메쉬필터 노출부위를 통해 필터 내부로 공기가 유입되면, 프리필터로 연결된 공기공급라인에 흡입파이프(23)를 통해 공기가 다량 유입될 수 있다.
결국, 연료탱크(1)와 프리필터(도 1에서 도면부호 '12'임) 사이의 연료공급라인(도 1에서 도면부호 '2'임)에 다량의 기포가 존재하게 되고, 연료 공급 불량, 엔진 시동성 불량, 인젝터 연료 분사압 불량 등의 여러 문제가 발생한다.
이에 메쉬필터(11)의 적어도 일부에만 메쉬 사이즈가 상대적으로 큰 메쉬부재를 적용하고, 나머지 부위에는 통상의 메쉬 사이즈를 가지는 메쉬부재를 적용하는 것이 고려될 수 있다.
즉, 메쉬필터(11)의 전체 메쉬부재(22) 영역 중 정해진 적어도 일부의 제1 영역에는 메쉬 사이즈가 상대적으로 큰 제1 메쉬부재(22a)를 설치하고, 전체 메쉬부재(22) 영역 중 나머지의 제2 영역에는 메쉬 사이즈가 제1 메쉬부재(22a)에 비해 작은 제2 메쉬부재(22b)를 설치하는 것이다.
이 경우, 연료탱크(1)와 프리필터(12) 사이의 연료공급라인(2)에 기포가 발생하지는 않으므로 연료 공급의 안정성은 확보될 수 있다.
하지만, 메쉬 사이즈가 큰 제1 메쉬부재(22a)를 통해 다량의 이물질이 통과할 수 있고, 이는 프리필터(12)로 이동하여 프리필터의 여과재를 조기에 오염시켜 프리필터의 교환 주기를 단축시킬 수 있다.
이에 파라핀 왁스가 발생할 수 있는 저온 조건에서만 선택적으로 제1 메쉬부재(22a)를 통해 연료가 통과할 수 있도록 하는 것이 필요하다.
이를 위해, 본 발명에 따른 메쉬필터(11)에는 제1 메쉬부재(22a)를 지나는 연료 경로를 연료 온도에 따라 선택적으로 개폐하는 개폐수단이 구비된다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 메쉬필터에 대해 도면을 참조하여 좀 더 상세히 설명하기로 한다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 메쉬필터(11)가 연료탱크(1)의 내부에 설치되는데, 메쉬필터(11)의 하단부가 연료탱크(1)의 내부 바닥면으로부터 상측으로 정해진 높이를 두고 떨어져 있도록 설치된다.
또한, 흡입파이프(23)가 메쉬필터(11)의 내부에 상하로 길게 배치되도록 삽입되고, 메쉬필터(11)의 내부에서 흡입파이프(23)의 하단 입구는, 메쉬필터 내부의 연료가 유입될 수 있도록 메쉬필터의 내부 바닥면으로부터 정해진 높이를 두고 떨어져 위치된다.
흡입파이프(23)는 연료탱크(1)의 내부에서 메쉬필터(11)와 연료공급라인(도 1에서 도면부호 '2'임) 사이를 연결하는 파이프이며, 연료탱크(1) 내부의 흡입파이프(23)와 연료탱크(1) 외부의 연료공급라인(2)이 메쉬필터(11)에서 프리필터(도 1에서 도면부호 '12'임)로 연료가 공급되는 연료 공급 경로가 된다.
본 발명의 실시예에 따른 메쉬필터(11)는 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이 원통의 형상을 가질 수 있으며, 프레임(21)과 메쉬부재(22)가 일체로 결합된 구성을 가진다.
상기 프레임(21)은 상단에 위치한 플레이트부(21a), 하단에 위치한 링부(21b), 플레이트부(21a)와 링부(21b) 사이를 상하로 길게 연결하도록 형성된 복수 개의 기둥(21c), 그리고 복수 개의 기둥(21c) 사이를 연결하도록 원주방향을 따라 길게 형성된 복수 개의 연결부(21d)를 포함한다.
이러한 구성에서, 복수 개의 기둥(21c)이 메쉬필터(11)에서 원주방향으로 정해진 간격을 두고 배치되고, 복수 개의 연결부(21d)가 상하로 정해진 간격을 두고 배치된다.
이에 프레임(21)은 상하 직선으로 배치되는 기둥(21c)들과 원형의 연결부(21d)들이 교차하는 구조가 된다.
또한, 플레이트부(21a)에는 메쉬필터(11) 내부로 흡입파이프(23)가 삽입되는 삽입구(21e)가 형성된다.
이로써, 기둥(21c)과 연결부(21d) 사이의 공간, 그리고 링부(21b) 안쪽의 공간이 연료탱크(1)의 내부에서 메쉬필터(11)의 내부로 연료가 유입될 수 있는 공간이 된다.
메쉬필터(11)에서 메쉬부재(22)는 필터 내부 및 흡입파이프(23)로 유입되는 연료 중 이물질을 제거하는 여과재로서, 연료가 통과할 수 있는 상기 기둥(21c)과 연결부(21d) 사이에 필터 측면 부분을 이루는 공간, 및 상기 링부(21b) 안쪽으로 필터 바닥면을 이루는 공간에 위치하도록 설치될 수 있다.
본 발명에서 프레임(21)과 메쉬부재(22)는 플라스틱 재질로 제작될 수 있고, 예컨대 프레임(21)은 폴리프로필렌(polypropylene, PP) 수지로 제작될 수 있으며, 메쉬부재(22)는 폴리아미드(polyamide, PA) 수지로 제작될 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시예서 메쉬부재(22)는 메쉬 사이즈가 상대적으로 큰 제1 메쉬부재(22a)와, 상기 제1 메쉬부재(22a)에 비해 메쉬 사이즈가 작은 제2 메쉬부재(22b)로 구성된다.
전술한 바와 같이, 메쉬필터(11)의 적어도 일부에 제1 메쉬부재(22a)가 위치하도록 설치되고, 메쉬필터(11)에서 그 나머지 부위에는 제2 메쉬부재(22b)가 설치된다.
즉, 메쉬필터(11)의 전체 메쉬부재(22) 영역 중 정해진 적어도 일부의 영역에 제1 메쉬부재(22a)가 설치되고, 전체 메쉬부재(22) 영역 중 나머지 영역에 제2 메쉬부재(22b)가 설치되는 것이다.
본 발명의 실시예에서, 제1 메쉬부재(22a)로는 통상의 파라핀 왁스 사이즈보다 큰 메쉬 사이즈의 메쉬부재가 사용될 수 있다.
구체적으로는, 통상의 파라핀 왁스 사이즈가 200㎛ 임을 고려하여, 제1 메쉬부재(22a)로는, 메쉬 사이즈가 200㎛보다 큰 메쉬부재, 예를 들어 메쉬 사이즈가 400㎛인 메쉬부재가 사용될 수 있다.
여기서, 메쉬 사이즈는, 종방향 메쉬 와이어와 횡방향 메쉬 와이어가 교차하도록 배치된 구성의 메쉬부재에서, 메쉬 와이어 사이의 간격을 의미하고, 메쉬 사이즈가 클수록 연료가 통과할 수 있는 메쉬 와이어 사이의 간격이 큰 것을 의미한다.
본 발명의 실시예에 따른 메쉬필터(11)에서 제1 메쉬부재(22a)가 설치되는 제1 영역은, 연료탱크(1) 내 유면이 낮은 조건에서도 연료를 통과시킬 수 있는 위치의 영역이 될 수 있고, 예를 들면 메쉬필터(11)의 하단부에 위치한 영역이 될 수 있으며, 보다 구체적으로는 메쉬필터(11)의 하단부 바닥면에 해당하는 영역이 될 수 있다.
이때, 제1 메쉬부재(22a)는 메쉬필터(11)의 하단부 중에서 링부(21b)의 안쪽 공간에 위치하도록 설치될 수 있고, 이 경우 제1 메쉬부재(22a)는 메쉬필터(11)의 하단부 바닥(하면)을 이루는 부분이 된다.
도 3을 참조하면, 하단의 링부(21b)에 제1 메쉬부재(22a)가 설치됨을 볼 수 있고, 이에 메쉬필터(11)의 하면에서 제1 메쉬부재(22a)를 통과하여 연료가 유입될 수 있다.
본 발명에서 제2 메쉬부재(22b)는 파리핀 왁스의 사이즈보다 작은 크기의 메쉬 사이즈를 가지는 것이 될 수 있고, 예를 들어 메쉬 사이즈가 130㎛인 메쉬부재가 될 수 있다.
또한, 제2 메쉬부재(22b)는 종래의 메쉬필터에서 사용되던 것과 동일한 메쉬부재 또는 동일한 메쉬 사이즈를 가지는 메쉬부재가 될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 메쉬필터(11)에서 제2 메쉬부재(22b)는 프레임(21)을 구성하는 기둥(21c)과 연결부(21d) 사이의 공간에 위치하도록 설치될 수 있고, 이에 제2 메쉬부재(22b)는 메쉬필터(11)의 측면(원통의 원주면)을 이루는 부분이 된다.
본 발명의 실시예에 따른 메쉬필터(11)에서는 연료탱크(1) 내부의 연료가 제1 메쉬부재(22a)와 제2 메쉬부재(22b)를 통해 필터 내부를 유입될 수 있는데, 제1 메쉬부재의 메쉬 사이즈가 파라핀 왁스의 사이즈보다 크기 때문에 제1 메쉬부재를 통해서는 파라핀 왁스 또한 필터 내부로 유입될 수 있다.
반면, 제2 메쉬부재(22b)의 경우 메쉬 사이즈가 파라핀 왁스의 사이즈보다 작기 때문에 제2 메쉬부재를 통해서는 필터 내부로 파라핀 왁스가 유입될 수 없고, 기본적으로 이물질도 걸러질 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 메쉬필터(11)에서 전체 메쉬부재(22) 영역 중 제1 메쉬부재(22a)를 통해서는 필터 막힘을 야기하는 파라핀 왁스까지 유입될 수 있도록 허용하는 것이고, 제1 메쉬부재(22a)가 메쉬필터(11)의 하면을 이루고 있으므로 메쉬필터(11)의 하면을 통해서 파라핀 왁스가 필터 내부로 유입되는 것을 허용하는 것이다.
정리하면, 본 발명의 실시예에 따른 메쉬필터(11)에서는, 이물질과 파라핀 왁스 성분이 모두 통과하기 어렵지만 파라핀 왁스 성분에 의해 막힘이 발생할 수 있었던 종래의 메쉬부재 영역 및 통로 부분 외에, 연료와 함께 파라핀 왁스의 통과를 허용하는 새로운 메쉬부재 영역 및 통로 부분을 추가로 더 구비하는 것이다.
도시된 실시예서는, 제2 메쉬부재(22b)가 설치된 필터 측면 부분이 연료가 통과하는 종래의 통로 부분이라면, 제1 메쉬부재(22a)가 설치된 필터 하면 부분이 새로이 추가된 통로 부분이 된다.
이와 같이 연료에 파라핀 왁스 성분이 생성될 수 있는 저온 환경에서 제1 메쉬부재(22a)가 설치된 필터 하면 부분을 통해서 연료를 포함하여 파라핀 왁스를 통과시키면, 제1 메쉬부재(22a)에서는 파라핀 왁스에 의한 막힘이 발생하지 않으면서 필터 하면 부분을 통해 연료가 필터 내부를 유입될 수 있고, 결국 필터 내부에 연료가 충분히 채워지면서 흡입파이프(23)의 하단 입구가 공기 중에 노출되는 것을 막을 수 있게 된다.
종래의 메쉬필터에서는 메쉬부재 전체가 파라핀 왁스가 통과하지 못하고 걸러지고 파라핀 왁스에 의해 막힘이 발생할 수 있는 메쉬 사이즈를 가지기 때문에, 연료탱크 내 연료 온도가 저온 조건일 때 파라핀 왁스 성분이 메쉬부제 전체를 막게 되어 연료가 필터 내부로 유입될 수 없었다.
이에 필터 내 유면이 낮은 상태에서 흡입파이프의 하단 입구가 유면 상측의 공기 중에 노출될 수 있었고, 이에 연료공급라인 내부로 공기가 유입되면서 연료 공급 경로에 다량의 기포가 발생할 수 있었다.
이에 따라, 본 발명에서는 연료 내 파라핀 왁스 성분이 상대적으로 작은 면적의 메쉬부재 영역, 즉 제1 메쉬부재(22a)의 영역을 통과할 수 있도록 하여 적어도 제1 메쉬부재(22a)에서는 파라핀 왁스에 의한 막힘 현상이 발생하지 않도록 하고, 이에 겨울철과 같은 저온 환경에서도 필터 내부의 유면이 충분히 상승할 수 있도록 하여, 흡입파이프(23)의 하단 입구가 공기 중에 노출되는 현상, 및 흡입파이프(23)의 하단 입구를 통해 공기가 유입되어 연료 공급 경로에 다량의 기포가 발생하는 현상을 방지할 수 있도록 한다.
이와 같이 본 발명은 적은 양의 파라핀 왁스 성분이 제1 메쉬부재(22a)의 작은 면적을 통해 메쉬필터(11) 내부로 통과하는 것을 불가피하게 허용하더라도, 메쉬부재 전체 영역이 막히면서 발생하는 필터 내 유면 하강, 흡입파이프(23)를 통한 공기 유입 및 기포 발생은 확실히 막겠다는 데에 초점을 두고 있다.
도 4는 제1 실시예에 따른 메쉬필터(11)에서 제1 메쉬부재(22a)가 설치된 상태를 예시한 절개 사시도로, 메쉬필터(11)에서 프레임(21)의 하단부에 링부(21b)가 위치한다.
상기 링부(21b)는 원형의 링 형상으로 이루어진 부분에서 원의 중심부(21b')를 향해 반경방향으로 길게 배치되도록 형성된 지지부(미도시)를 가진다.
이때, 링부(21b)에서 원형의 링 형상으로 이루어진 부분과 지지부 사이의 공간이 연료가 통과하는 공간이 되고, 이러한 링부(21b)의 상측으로 지지부재(32)가 설치된다.
상기 링부(21b)와 지지부재(32) 사이에 제1 메쉬부재(22a)가 배치되고, 링부(21b)의 중심부(21b')와 제1 메쉬부재(22a), 지지부재(32), 그리고 후술하는 개폐수단(40)의 유전체 탄성 액추에이터(46)를 관통하는 체결구(33)가 설치된다.
이로써, 상기 체결구(33)에 의해 제1 메쉬부재(22a)와 지지부재(32), 유전체 탄성 액추에이터(46)가 링부(21b)에 일체로 결합 및 고정되고, 지지부재(32)는 필터 내부에서 제1 메쉬부재(22a)를 지지하여 제1 메쉬부재(22a)의 이탈을 방지한다.
상기 체결구(33)는 유전체 탄성 액추에이터(46)의 러버 밸브(도 7에서 도면부호 '47'임)에 일체로 형성될 수 있고, 또는 도면으로 예시하지 않았으나 유전체 탄성 액추에이터(46)의 러버 밸브(47)의 중심을 관통하도록 결합되는 형태가 될 수도 있다.
상기 지지부재(32)는 원형의 링(32a) 안쪽에 십자(十字) 형상으로 배치되는 지지부(32b)가 일체로 형성된 구성을 가질 수 있으며, 링(32a)과 십자 형상의 지지부(32b) 사이의 공간으로 연료가 통과할 수 있다.
상기 지지부재(32)의 지지부(32b)와 링부(21b)의 지지부(미도시)는 대략 동일한 형상으로 형성되어 구비될 수 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 메쉬필터(11)는 필터 하단부에서 제1 메쉬부재(22a)를 지나는 연료 경로를 개폐하도록 구성되는 개폐수단(40)을 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 메쉬필터(11)에서 개폐수단(40)이 제1 메쉬부재(22a)를 지나는 연료 경로를 닫아준 상태를 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 메쉬필터(11)에서 개폐수단(40)이 제1 메쉬부재(22a)를 지나는 연료 경로를 열어준 상태를 나타내는 도면이다.
또한, 도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 메쉬필터를 도시한 사시도로서, 개폐수단의 구성을 보여주고 있으며, 도 7은 개폐수단의 닫힘 상태를, 도 8은 개폐수단의 열림 상태를 나타내고 있다.
본 명세서에서는 연료에 파라핀 왁스 성분이 생성될 수 있는 온도 영역과 파라핀 왁스 성분이 생성되지 않는 온도 영역을 구분하는 경계가 되는 온도(예, 0℃)를 '임계온도'라 칭하기로 한다.
본 발명에서 개폐수단(40)은 연료 온도에 따라 개폐 작동하는 온도 감응형의 구성을 가지는 것이 될 수 있다.
도시된 실시예에서는 개폐수단(40)이 차량 배터리(45)의 전원을 인가받아 동작하는 구성으로 되어 있다.
도 7 및 도 8에서는 제1 메쉬부재가 미도시되었으나, 도 3 내지 도 6에 나타낸 바와 같이 메쉬필터(11)의 하단부에 위치한 링부(21b)의 안쪽 공간에 제1 메쉬부재(22a)가 설치된다.
실시예에서 개폐수단(40)은 온도 감응형 구현을 위해 연료 온도에 따라 온/오프(on/off) 되는 온도 감응 스위치(44)를 통해 차량 배터리(45)로부터 전원을 인가받도록 구비된다.
상기 개폐수단(40)은 온도 감응 스위치(44)를 통해 배터리(45)의 전원을 공급받을 수 있도록 온도 감응 스위치(44)와 회로를 통해 연결되며, 실시예에서 연료 온도에 따라 온/오프 되는 온도 감응 스위치(44)는 차량에 기 설치된 온도 감응 스위치가 될 수 있다.
즉, 프리필터(도 1에서 도면부호 '12'임)에는 연료 온도에 따라 PTC 히터, 발열 코일에 배터리 전원을 선택적으로 인가하기 위한 온도 감응 스위치가 설치되고 있는바, 상기 온도 감응 스위치(44)는 프리필터에 기 설치된 것이 될 수 있다.
상기 온도 감응 스위치(44)는 파라핀 왁스가 생성될 수 있는 낮은 연료 온도에서 온(on) 되고, 파리핀 왁스가 생성되지 않는 높은 연료 온도에서는 오프(off) 되는 스위치이다.
따라서, 연료 온도가 낮은 조건에서 온도 감응 스위치(44)가 온(on) 되는 경우, 개폐수단(40)이 온도 감응 스위치(44)를 통해 배터리 전원을 인가받게 되는바. 이때 인가되는 배터리 전원에 의해 개폐수단(40)이 제1 메쉬부재(22a)를 지나는 연료 경로를 열어주도록 작동하게 된다.
반대로, 연료 온도가 상대적으로 높은 조건에서 온도 감응 스위치(44)가 오프(off) 되는 경우, 개폐수단(40)이 닫히면서 제1 메쉬부재(22a)를 통해 연료가 통과할 수 없게 된다.
실시예에 따른 메쉬필터(11)에서, 상기 개폐수단(40)은 온도 감응 스위치(44)가 온/오프(on/off) 됨에 따라 메쉬필터 하단의 연료 통로, 즉 제1 메쉬부재(22a)를 지나는 연료 경로를 개폐하도록 동작하는 유전체 탄성 액추에이터(Dielectric Elastomer Actuator, DEA)를 포함할 수 있다.
즉, 개폐수단(40)에서 개폐 동작하는 부분이 유전체 탄성 액추에이터의 구성을 가지는 것으로, 유전체 탄성 액추에이터는 러버 필름(rubber film)의 양면에 유연 전극(compliant electrodes)이 부착된 구성을 가진다.
이와 같은 유전체 탄성 액추에이터의 구성은 공지된 것으로, 유연 전극에 대해 전원이 인가될 경우 맥스웰 응력(Maxwell stress)에 의해 러버 필름이 압축(수축) 변형되고, 반대로 유연 전극에 전원이 인가되지 않도록 차단될 경우 러버 필름의 형상이 복원된다.
실시예에서 개폐수단(40)은 러버 필름으로 이루어진 러버 밸브(47)의 양면에 유연 전극(48)이 부착된 구성의 유전체 탄성 액추에이터(46)를 포함할 수 있고, 이러한 유전체 탄성 액추에이터의 구성 자체는 공지의 것과 비교하여 차이가 없다.
실시예의 개폐수단(40)에서 러버 밸브(47)는 원형 플레이트 형상으로 제작되어 구비되고, 원형 플레이트의 원 중심을 지나는 가상의 축(접힘선)인 중심축(47a)를 기준으로 반원형의 플레이트 부분으로 나누어져 있으며, 반원형의 플레이트 부분이 중심축(47a)을 중심으로 회동 가능한 구조로 되어 있다.
또한, 러버 밸브(47)의 반원형 플레이트 부분에는 각각의 양면에 유연 전극(48)이 부착되고, 각 유연 전극(48)이 온도 감응 스위치(44)와 회로를 통해 연결된다.
이로써, 온도 감응 스위치(44)가 온(on) 또는 오프(off) 됨에 따라 배터리(45)의 전원이 상기 회로를 통해 유연 전극(48)에 인가되거나 인가되지 않고 차단될 수 있다.
유연 전극(48)은 온도 감응 스위치(44)에 의해 배터리(45)의 전원이 인가되거나 차단됨에 따라 상기 제1 메쉬부재(22a)를 지나는 연료 경로를 선택적으로 개폐하도록 상기 러버 밸브(47)를 변형시킨다.
즉, 실시예의 개폐수단(40)에서 러버 밸브(47)는 유연 전극(48)에 배터리(45)의 전원이 인가될 때 맥스웰 응력에 의해 압축(수축) 변형되어서 메쉬필터(11) 하단의 연료 입구, 즉 제1 메쉬부재(22a)를 지나는 연료 경로를 열어주고, 반대로 유연 전극(48)에 대해 배터리(45)의 전원이 차단 및 해제될 경우 멕스웰 응력이 해소되면서 제1 메쉬부재(22a)를 지나는 연료 경로를 닫아주도록 되어 있다.
유연 전극(48)에 전원이 인가되면, 유연 전극(48)이 수축되고, 이에 맥스웰 응력에 의해 유연 전극(48) 사이의 공간에 있는 러버 부분이 수축되면서 러버 밸브(47)가 접힘선인 중심축(47a)에서 접혀져 열리게 된다.
실시예에 따른 메쉬필터(11)에서 연료 온도가 파라핀 왁스가 생성될 수 있는 임계온도(예, 0℃) 이하의 저온 조건인 경우, 온도 감응 스위치(44)가 온(on) 되므로, 유연 전극(48)에 전원이 인가되어 러버 밸브(47)가 열리고, 연료탱크 내 연료가 제1 메쉬부재(22a)를 통과하여 필터 내부로 유입될 수 있다.
또한, 엔진 시동 후 저온 환경에서 러버 밸브(47)가 열리면 메쉬필터(11) 및 흡입파이프(도 5 및 도 6에서 도면부호 '23'임)를 통과한 연료가 연료공급라인을 통해 엔진에 공급되고, 이후 미사용된 연료가 엔진에서 가열된 상태로 연료회수라인을 통해 회수되어 연료탱크 내 연료 온도가 상승하면 온도 감응 스위치(44)가 오프 되면서 러버 밸브(47)가 다시 닫히게 된다.
이와 같이 연료탱크 내 연료 온도가 임계온도보다 높은 온도 조건이 되면 온도 감응 스위치(44)가 오프(off) 되므로, 유연 전극(48)에 대한 전원 차단이 이루어져 러버 밸브(47)가 제1 메쉬부재(22a)를 지나는 연료 경로를 닫게 되고, 이에 제2 메쉬부재(22b)를 통해서만 연료가 통과할 수 있게 된다.
다음으로, 도 9와 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 메쉬필터에서 개폐수단의 구성 및 작동 상태를 나타내는 도면으로, 도 9은 개폐수단(40)이 열린 상태에서 연료가 제1 메쉬부재(22a)를 통해 필터 내부로 유입될 수 있는 상태를 나타내고, 도 10은 개폐수단(40)이 닫힌 상태를 나타낸다.
도시된 바와 같이, 링부(21b)에 필터 하면부의 제1 영역을 밀폐하는 폐쇄부재(31)가 결합되어 설치될 수 있는데, 폐쇄부재(31)에는 일측에 연료가 통과할 수 있는 유입홀(31a)이 형성된다.
또한, 폐쇄부재(31)의 상측으로는 링부(21b)가 위치되며, 링부(21b) 상측으로는 도 4의 실시예와 마찬가지로 제1 메쉬부재(21b)와 지지부재(32)가 결합되어 설치된다.
링부(21b)와 제1 메쉬부재(21b), 지지부재(32)의 결합관계는 도 4를 참조로 설명한 바와 같다.
그리고, 도 9 및 도 10을 참조하면, 메쉬필터(11)의 하단부에 설치된 개폐수단(40)이 도시되어 있다.
도 9 및 도 10에 나타낸 메쉬필터에서도 개폐수단(40)은 연료 온도에 따라 개폐 작동하는 온도 감응형의 구성을 가지는 것이 될 수 있다.
온도 감응형의 구성에 있어, 개폐수단(40)은 임계온도 이하의 온도 영역에서는 제1 메쉬부재(22a)를 지나는 연료 경로를 열어주는 반면, 임계온도보다 높은 온도 영역에서는 제1 메쉬부재(22a)를 지나는 연료 경로를 닫아주도록 구성된다.
실시예에서 연료 경로는 폐쇄부재(31)에 형성된 유입홀(31a)을 포함하는 경로로서, 개폐수단(40)은 연료 온도에 따라 폐쇄부재(31)의 유입홀(31a)을 개폐하는 구성을 가질 수 있다.
즉, 파라핀 왁스가 생성될 수 있는 임계온도(예, 0℃) 이하의 온도 영역에서는, 도 9에 나타낸 바와 같이, 제1 메쉬부재(22a)를 지나는 연료 경로 중 폐쇄부재(31)의 유입홀(31a)이 개폐수단(40)에 의해 열리게 되어, 파라핀 왁스가 포함된 연료가 연료탱크 내에서 제1 메쉬부재(22a)를 통해 메쉬필터(11) 내부로 유입될 수 있다.
이에 제2 메쉬부재(22b)가 파라핀 왁스에 의해 막히더라도 제1 메쉬부재(22a)를 통해서는 필터 내부로 연료가 유입되어 흡입파이프(23)를 통해 엔진측으로 공급될 수 있다.
반면, 임계온도보다 높은 온도 영역에서는, 도 10에 나타낸 바와 같이, 제1 메쉬부재(22a)를 지나는 연료 경로 중 폐쇄부재(31)의 유입홀(31a)이 개폐수단(40)에 의해 닫히므로, 연료가 제1 메쉬부재(22a)를 통해서는 유입되지 못하고 기존 메쉬필터에서와 마찬가지로 제2 메쉬부재(22b)를 통해서만 필터 내부로 유입될 수 있다.
임계온도보다 높은 온도 영역의 경우, 연료 중에 파라핀 왁스 성분은 존재하지 않지만 필터를 통해 제거해야 하는 이물질은 존재할 수 있으므로, 이물질이 큰 메쉬 사이즈의 제1 메쉬부재(22a)를 통과하지 못하도록 유입홀(31a)을 개폐수단(40)을 이용하여 닫아주는 것이다.
이에 기존 메쉬필터와 마찬가지로 메쉬 사이즈가 작은 제1 메쉬부재(22a)를 통해 연료가 통과하는 동안 제1 메쉬부재에 의해 연료 중 이물질이 제거될 수 있게 된다.
저온 환경, 예컨대 외기온도가 -18℃이고 주행풍 속도가 100km/hr인 극저온 환경에서 차량의 엔진이 시동되고 나면, 초기에는 연료 내에 파라핀 왁스 성분이 다량 존재하므로 파라핀 왁스 성분과 함께 연료가 제1 메쉬부재(22a)를 통해 통과하도록 하여야 필터 내부에 유면이 하강하지 않는다.
이어 시간이 경과하면 엔진에서 승온된 뒤 연료회수라인(도 1에서 도면부호 '4'임)을 통해 연료탱크 내부로 회수되는 연료에 의해 연료탱크 내 연료의 온도가 높아지고, 이후 연료 내 파라핀 왁스 성분이 모두 용융된다.
따라서, 겨울철 초기 시동시에만 메쉬필터의 메쉬 사이즈를 증대시켜 연료의 흐름성을 확보하면 된다.
본 발명에서와 같이 연료탱크 내 연료의 온도가 낮은 조건에서 제1 메쉬부재(22a)를 지나는 연료 경로를 열어주어, 파라핀 왁스 성분이 다량 함유된 연료가 제1 메쉬부재(22a)를 통해 필터 내부로 유입되도록 한다면, 겨울철 초기 시동시의 연료 흐름성 저하 및 그로 인한 연료 공급 불가 등의 문제점이 모두 해결될 수 있다.
실시예에서 개폐수단(40)은, 유입홀(22a)이 형성된 폐쇄부재(31), 상기 폐쇄부재(31)에 회전 가능하게 설치되고 회전된 상태에 따라 폐쇄부재(31)의 유입홀(31a)을 개폐하도록 구비된 개폐부재(41), 및 상기 폐쇄부재(31)에 설치되어 개폐부재(41)에 결합되고 접촉하는 연료 온도에 따라 변형하여 상기 개폐부재(41)를 회전시키는 온도 감응형 변형부재(42)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 개폐부재(41)는 힌지핀(41a)을 통해 폐쇄부재(31)의 하면에 결합되어 힌지핀(41a)을 중심으로 회전 가능하도록 구비된다.
상기 변형부재(42)는 가늘고 긴 나선의 코일 형상을 가지면서 바이메탈로 이루어진 것이 될 수 있고, 메쉬필터(11)의 하면(바깥면임), 즉 폐쇄부재(31)의 하면에 설치될 수 있다.
상기 폐쇄부재(31)의 하면에는 변형부재(42)의 나선 경로를 따라 가이드(43)가 형성될 수 있는데, 이 가이드(43)는 변형되는 변형부재(42)를 가이드하면서 변형부재(42)의 이탈을 방지하는 역할을 한다.
또한, 변형부재(42)의 제1 단부(42a)는 폐쇄부재(31)의 하면에 고정되고, 변형부재(42)의 제2 단부(42b)는 개폐부재(41)에 연결된다.
이때, 변형부재(42)의 변형으로 개폐부재(41)에 연결된 제2 단부(42b)의 위치가 변화될 때, 제2 단부(42b)에 의해 개폐부재(41)가 밀리거나 당겨지면서 힌지핀(41a)을 중심으로 회전되도록 되어 있다.
변형부재(42)는 메쉬필터(11)의 하면 부분, 즉 폐쇄부재(31)의 하면 부분에 설치되고, 이와 더불어 폐쇄부재(31)의 하면 부분에 폐쇄부재(31)의 유입홀(31a)을 개폐하는 변형부재(42)가 회전 가능하게 설치된다.
개폐부재(41)는 변형부재(42)의 제2 단부(42b)에 연결되어 있기 때문에 제2 단부(42b)의 위치에 따라 개폐부재(41)의 회전위치 및 회전상태가 결정되고, 제2 단부(42b)의 위치는 변형부재(42)의 변형 상태 및 연료 온도에 따라 달라진다.
작동 상태를 설명하면, 먼저 도 10에 나타낸 바와 같이, 연료탱크 내 연료의 온도가 임계온도(예, 0℃)보다 높은 조건에서는, 연료탱크 내 연료에 접촉하고 있는 변형부재(42)가 연료의 온도로 인해 팽창한 상태로 있게 된다.
이때, 변형부재(42)의 길이가 증가한 상태로 변형부재(42)의 제2 단부(42b)가 개폐부재(41)를 밀어준 상태로 있게 된다.
이에 개폐부재(41)는 폐쇄부재(31)의 유입홀(31a)을 닫아준 상태로 있게 되며, 결국 제1 메쉬부재(22a)를 통해서는 연료가 통과할 수 없고, 제2 메쉬부재(22b)를 통해서만 연료가 통과할 수 있게 된다.
도 10를 참조하면, 바이메탈로 이루어진 변형부재(42)가 팽창하여 변형부재(42)의 제2 단부(42b)가 개폐부재(41)의 닫힘 상태를 유지하는 위치에 있음을 볼 수 있다.
반면, 도 9에 나타낸 바와 같이, 연료탱크 내 연료의 온도가 임계온도 이하의 저온 조건이 되면, 연료탱크 내부의 연료에 접촉하고 있는 변형부재(42)가 연료의 온도로 인해 수축한다.
이때, 변형부재(42)의 길이가 감소한 상태로 변형부재(42)의 제2 단부(42b)가 개폐부재(41)를 당겨주게 된다.
이에 개폐부재(41)는 회전하여 폐쇄부재(31)의 유입홀(31a)을 열어주며, 제1 메쉬부재(22a)를 통해 연료가 통과할 수 있게 된다.
결국, 저온으로 인해 연료 내 파라핀 왁스 성분이 생성된 상태라 하더라도, 파리핀 왁스 성분과 함께 연료가 유입홀(31a) 및 메쉬 사이즈가 큰 제1 메쉬부재(22a)를 통과할 수 있고, 전술한 바와 같이 연료가 필터 내부로 유입될 수 있게 되면서 필터 막힘으로 인한 문제가 방지될 수 있다.
이와 같이 하여, 본 발명에 따른 차량의 연료 시스템용 메쉬필터에 의하면, 연료탱크 내 연료 온도가 파라핀 왁스가 생성될 수 있는 저온 조건일 때 메쉬 사이즈가 상대적으로 큰 제1 메쉬부재측 연료 경로를 개방하여 연료가 파라핀 왁스 성분과 함께 제1 메쉬부재를 통과할 수 있도록 하고, 이를 통해 저온 조건에서도 필터 내부에 연료가 공급될 있도록 한다.
이에 따라, 필터 내부에서 유면이 흡입파이프의 하단 입구보다 낮아지는 것을 방지할 수 있고, 결국 흡입파이프를 통해 공기가 유입되어 연료 공급 경로에 다량의 기포가 발생하여 연료 공급이 불량해지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 연료 온도가 상승하면 제1 메쉬부재측 연료 경로를 차단하므로 메쉬 사이즈가 큰 제1 메쉬부재를 통해서는 연료 내 이물질이 통과하지 못히도록 하고, 이물질 제거가 가능한 제2 메쉬부재를 통해서만 연료가 통과할 수 있는바, 이물질 유입을 방지하면서 파라핀 왁스 성분에 의한 필터 막힘의 문제를 동시에 해결할 수 있는 이점이 있다.
결국, 본 발명에 의하면, 흡입파이프를 통한 공기 유입과 연료 공급 경로 내 다량의 기포 발생을 방지할 수 있고, 나아가 연료 공급 불량, 초기 엔진 시동성 불량, 연료 공급 불안정으로 인한 주행 중 엔진 꺼짐 현상, 엔진 출력 부족, 차량 가속성 불량 등의 문제들이 모두 해결될 수 있다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
1 : 연료탱크 2 : 연료공급라인
3 : 엔진 4 : 연료회수라인
11 : 메쉬필터 12 : 프리필터
13 : 저압연료펌프 14 : 메인필터
15 : 고압연료펌프 16 : 커먼레일
17 : 인젝터 21 : 프레임
21a : 플레이트부 21b : 링부
21c: 기둥 21d : 연결부
21e : 삽입구 22 : 메쉬부재
22a : 제1 메쉬부재 22b : 제2 메쉬부재
23 : 흡입파이프 31 : 폐쇄부재
31a : 유입홀 32 : 지지부재
32a : 링 32b : 지지부
33 : 체결구 40 : 개폐수단
41 : 개폐부재 41a : 힌지핀
42 : 변형부재 42a : 제1 단부
42b : 제2 단부 43 : 가이드
44 : 온도 감응 스위치 45 : 배터리
46 : 유전체 탄성 액추에이터 47 : 러버 밸브
47a : 중심축 48 : 유연 전극

Claims (14)

  1. 형상 유지를 위한 프레임과, 상기 프레임에 설치되어 연료 중 이물질을 제거하는 메쉬부재를 포함하고,
    상기 메쉬부재의 전체 영역 중 정해진 적어도 일부의 제1 영역에는 제1 메쉬부재가 설치되고,
    상기 메쉬부재의 전체 영역 중 나머지의 제2 영역에는 상기 제1 메쉬부재에 비해 메쉬 사이즈가 상대적으로 작은 제2 메쉬부재가 설치되며,
    상기 제1 메쉬부재를 지나는 연료 경로를 연료 온도에 따라 개폐하는 개폐수단을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량의 연료 시스템용 메쉬필터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 영역은 메쉬필터의 하단부에 위치한 영역인 것을 특징으로 하는 차량의 연료 시스템용 메쉬필터.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 영역은 메쉬필터의 하단부 바닥면에 해당하는 영역인 것을 특징으로 하는 차량의 연료 시스템용 메쉬필터.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 메쉬부재를 통과한 메쉬필터 내부의 연료가 흡입되는 흡입파이프가, 상기 프레임의 상단을 관통하여 메쉬필터 내부로 길게 삽입된 것을 특징으로 하는 차량의 연료 시스템용 메쉬필터.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 메쉬부재는 파라핀 왁스의 사이즈보다 큰 메쉬 사이즈를 가지며, 상기 제2 메쉬부재는 파라핀 왁스의 사이즈보다 작은 메쉬 사이즈를 가지는 것을 특징으로 하는 차량의 연료 시스템용 메쉬필터.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1 메쉬부재는 적어도 200㎛보다 큰 메쉬 사이즈를 가지는 것을 특징으로 하는 차량의 연료 시스템용 메쉬필터.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1 메쉬부재는 400㎛의 메쉬 사이즈를 가지는 것을 특징으로 하는 차량의 연료 시스템용 메쉬필터.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 개폐수단은
    연료 온도에 따라 온/오프되는 온도 감응 스위치; 및
    상기 프레임의 하단부에 설치되어, 상기 온도 감응 스위치를 통해 배터리 전원을 인가받아 제1 메쉬부재를 지나는 연료 경로를 열어주고, 배터리 전원의 차단시 제1 메쉬부재를 지나는 연료 경로를 닫아주도록 동작하는 유전체 탄성 액추에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 연료 시스템용 메쉬필터.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 유전체 탄성 액추에이터는
    플레이트 형상으로 구비되고, 변형됨에 따라 상기 제1 메쉬부재를 지나는 연료 경로를 선택적으로 개폐하는 러버 밸브; 및
    상기 러버 밸브의 양면에 부착되고, 상기 온도 감응 스위치에 의해 배터리 전원이 인가되거나 차단됨에 따라, 상기 제1 메쉬부재를 지나는 연료 경로를 선택적으로 개폐하도록 상기 러버 밸브를 변형시키는 유연 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 연료 시스템용 메쉬필터.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 온도 감응 스위치는 연료탱크 외부의 연료공급라인에 설치되는 프리필터에 설치된 온도 감응 스위치인 것을 특징으로 하는 차량의 연료 시스템용 메쉬필터.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 개폐수단은
    상기 제1 메쉬부재가 설치된 제1 영역을 폐쇄하도록 프레임에 설치되고, 일측에 유입홀이 형성된 폐쇄부재;
    상기 폐쇄부재에 회전 가능하게 설치되고, 회전된 상태에 따라 폐쇄부재의 유입홀을 개폐하도록 구비된 개폐부재;
    상기 폐쇄부재에 설치되고, 상기 개폐부재에 결합되어, 접촉하는 연료 온도에 따라 변형될 때 상기 개폐부재를 회전시키는 온도 감응형 변형부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 연료 시스템용 메쉬필터.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 온도 감응형 변형부재는 바이메탈로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량의 연료 시스템용 메쉬필터.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 바이메탈은 나선의 코일 형상을 가지면서 일단부가 상기 폐쇄부재에 고정되고 타단부가 상기 개폐부재에 결합된 것을 특징으로 하는 차량의 연료 시스템용 메쉬필터.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 폐쇄부재에는 변형되는 상기 온도 감응형 변형부재를 안내하는 가이드가 구비된 것을 특징으로 하는 차량의 연료 시스템용 메쉬필터.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117432791B (zh) * 2023-12-20 2024-03-05 库德班传动科技(常州)有限公司 用于车辆变速器的齿轮箱

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3291391A (en) * 1964-12-17 1966-12-13 Mesco Bernard Thermally controlled shut-off valve for shower heads
US4126553A (en) * 1976-12-27 1978-11-21 Allis-Chalmers Corporation Hydraulic filter and valve arrangement
US4783271A (en) * 1986-06-27 1988-11-08 Pall Corporation Temperature responsive bypass filter assembly
US5415146A (en) * 1993-12-14 1995-05-16 Walbro Corporation Supplemental in-tank filter
CN2883710Y (zh) * 2006-01-23 2007-03-28 常杰 柴油加温洁滤器
EP2134440B1 (en) * 2007-03-29 2011-05-18 Honda Motor Co., Ltd. Vehicle fuel supply device and fuel filter structure
US20110041931A1 (en) * 2009-08-21 2011-02-24 Gmglobal Technology Operations, Inc. Diesel Fuel Pump Module with Fuel Wax By-Pass
WO2012040382A2 (en) * 2010-09-21 2012-03-29 Lifetime Oil Filter, Inc. Oil filter
JP5333424B2 (ja) * 2010-12-08 2013-11-06 三菱自動車工業株式会社 内燃機関の燃料供給装置
JP6032133B2 (ja) * 2013-06-03 2016-11-24 京三電機株式会社 ディーゼル燃料供給装置
DE102014000903B4 (de) * 2014-01-21 2021-08-12 Hydac Filtertechnik Gmbh Filterelement und Filtervorrichtung
DE102014117793A1 (de) * 2014-12-03 2016-06-09 Pfeiffer Vacuum Gmbh Vakuumeinrichtung
GB2555598A (en) * 2016-11-02 2018-05-09 Delphi Int Operations Luxembourg Sarl Fuel filter with temperature bypass

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