KR20220017239A - 자동차용 연료탱크 밀폐밸브 - Google Patents

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류부열
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 밀폐밸브 내에 승강 가능하게 배치되는 플런저를 과압 또는 과부압을 해소하기 위한 제1통기홀이 형성된 구조로 적용하고, 플런저의 아래쪽 위치에 과압 또는 과부압을 해소하기 위한 제2통기홀이 형성된 밸브체를 승강 가능하게 배치하여, 연료탱크로부터 작용하는 과압 또는 캐니스터로부터 작용하는 과부압을 용이하게 해소시킬 수 있도록 한 자동차용 연료탱크 밀폐밸브를 제공하고자 한 것이다.

Description

자동차용 연료탱크 밀폐밸브{FUEL TANK ISOLATION SOLENOID VALVE FOR VEHICLE}
본 발명은 자동차용 연료탱크 밀폐밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 정부압 릴리프 밸브가 하나로 통합된 타입의 자동차용 연료탱크 밀폐밸브에 관한 것이다.
첨부한 도 1을 참조하면, 자동차용 연료탱크(10)에는 연료 증발가스를 수집하여 엔진(30)의 연소실로 연소 가능하게 퍼지시키는 캐니스터(20, canister)가 연결된다.
이를 위해, 상기 캐니스터(20)의 입구(21)와 연료탱크(10)가 배출라인(13)에 의하여 연결되고, 상기 캐니스터(20)의 출구(22)와 엔진 흡기덕트(31)가 퍼지라인(14)에 의하여 연결된다.
또한, 상기 캐니스터(20)에는 증발가스를 흡착하여 포집하는 포집체(미도시됨)가 내장되고, 이 포집체에서 증발가스를 포집하고 남은 정화 공기를 외부로 배출시키기 위한 배출포트(23)가 구비되어 있다.
따라서, 상기 연료탱크(10) 내에 장착된 연료펌프(11)의 구동에 의하여 연료가 연료공급라인(12)을 따라 엔진(30)으로 연소 가능하게 공급될 뿐만 아니라, 상기 연료탱크(10) 내의 연료로부터 증발된 증발가스가 배출라인(13)을 통하여 캐니스터(20)에 포집된 후 엔진 흡기부압에 의하여 퍼지라인(14)을 따라 엔진(30)으로 연소 가능하게 공급될 수 있다.
그러나, 하이브리드 차량, 특히 플러그인 하이브리드 차량(PHEV, Plug-in Hybrid Electric Vehicle)의 경우에는 구동모터의 구동에 의한 EV 주행모드로 주로 주행함에 따라, 상기 캐니스터(20)에 증발가스가 최대로 포집된 경우 연료탱크(10)로부터 계속 유입되는 증발가스를 포집할 수 없는 한계가 있다.
물론, 하이브리드 차량이 엔진이 구동되는 HEV 주행모드로 전환되면, 캐니스터(20)에 포집된 증발가스가 엔진으로 연소 가능하게 퍼지되지만, 차량 주정차시 그리고 EV 주행모드시 연료탱크(10)로부터 캐니스터(20)의 포집 한계를 초과하는 증발가스가 계속 유입된다.
이에, 상기 캐니스터(20)에 증발가스가 최대로 포집된 상태에서 연료탱크(10)로부터 증발가스가 캐니스터(20)로 계속 유입되면, 캐니스터(20)의 포집 한계를 초과한 증발가스는 포집되지 못하고 배출포트(23)를 통하여 대기로 배출됨에 따라, 대기 오염이 초래되는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해소하기 위한 방안으로서, 첨부한 도 2에 도시된 바와 같이 연료탱크(10)와 캐니스터(20)의 입구(21) 간을 연결하는 배출라인(13)에 연료탱크(10)로부터 캐니스터(20)로 증발가스가 흐르는 것을 차단하거나 허용하기 위하여 개폐되는 밀폐밸브(200, FTIV : FUEL TANK ISOLATION SOLENOID VALVE)가 장착되고 있다.
상기 밀폐밸브(200)는 전원 인가시 열림 작동되는 솔레노이드 타입으로서, 평상시에는 닫힘 상태로 유지되고, 엔진 구동시 또는 연료탱크에 대한 연료 주유시에만 열림 작동된다.
보다 상세하게는, 상기 밀폐밸브(200)는 주정차시 및 EV 주행모드와 같이 엔진이 미구동되는 평상시에는 닫힘 상태로 유지되고, 엔진 구동시 제어기(예, ECU : Engine Contol Unit)의 신호에 의하여 전원이 인가되며 열림 작동되거나, 또는 주유시 제어기(예, BCM : Body Control Unit)의 제어 신호에 의하여 전원이 인가되며 열림 작동된다.
이에, 상기 밀폐밸브(200)가 닫힘 상태로 유지되면, 연료탱크(10) 내의 증발가스가 캐니스터(20)로 흐르지 못하고 연료탱크(10) 내에 밀폐 보관되는 상태가 되어, 증발가스가 캐니스터(20)를 통하여 대기로 배출되는 것을 방지할 수 있다.
반면, 상기 밀폐밸브(200)가 엔진 구동시 열림 작동되면, 상기 연료탱크(10) 내의 증발가스가 열림 상태의 밀폐밸브(200)를 통과하여 캐니스터(20)에 포집되고, 포집된 증발가스가 엔진의 흡기부압에 의하여 엔진으로 연소 가능하게 퍼지될 수 있다.
또는, 상기 밀폐밸브(200)가 연료탱크에 대한 주유시 열림 작동되면, 상기 연료탱크(10) 내의 증발가스가 열림 상태의 밀폐밸브(200)를 통과하여 캐니스터(20)에 포집되는 동시에 상기 연료탱크(10) 내의 내압이 해소되어 연료탱크에 대한 주유가 용이하게 이루어질 수 있다.
이때, 사용자가 차량 실내의 주유버튼을 누르면, 상기 제어기(예, BCM : Body Control Unit)에서 연료탱크 내의 내압 해소를 위한 밀폐밸브(200)의 열림 작동을 확인한 후, 전동식 연료도어(40)를 오픈시키는 제어를 하게 된다.
한편, 상기 밀폐밸브(200)의 일측부에는 도 3에 도시된 바와 같이 일종의 안전밸브인 정부압 릴리프 밸브(210)가 더 장착되어 있다.
상기 릴리프 밸브(210)는 평상시에는 닫힘 상태로 유지되고, 상기 연료탱크 쪽으로부터 밀폐밸브(200) 내로 기준치 이상의 과압(정압)이 작용하면 그 내부의 바이패스 경로를 캐니스터 쪽으로 개방하여 과압을 해소하거나, 또는 캐니스터 쪽으로부터 밀폐밸브(200) 내로 기준치 이상의 과부압이 작용하면 그 내부의 바이패스 경로를 연료탱크 쪽으로 개방하여 과부압을 해소시키는 기능을 한다.
그러나, 상기한 종래의 밀폐밸브에 릴리프 밸브가 별도로 장착됨에 따라 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 밀폐밸브의 일측부에 릴리프 밸브가 돌출된 형태로 배열되기 때문에 밀폐밸브의 전체 크기가 증가하고, 그에 따라 릴리프 밸브를 포함하는 밀폐밸브를 차체에 장착하기 위한 패키지 레이아웃 설정에 불리한 문제점이 있다.
둘째, 밀폐밸브에 릴리프 밸브가 별도로 장착됨에 따른 부품수 증가 및 제조원가 증가를 초래하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 밀폐밸브 내에 승강 가능하게 배치되는 플런저를 과압 또는 과부압을 해소하기 위한 제1통기홀이 형성된 구조로 적용하고, 플런저의 아래쪽 위치에 과압 또는 과부압을 해소하기 위한 제2통기홀이 형성된 밸브체를 승강 가능하게 배치하여, 연료탱크로부터 작용하는 과압 또는 캐니스터로부터 작용하는 과부압을 용이하게 해소시킬 수 있도록 한 자동차용 연료탱크 밀폐밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은: 어퍼 케이스; 코일이 권취된 구조로 구비되어, 상기 어퍼 케이스의 내부에 장착되는 보빈; 하부가 개방된 플런저 승강통로를 갖는 구조로 구비되어, 상기 보빈의 내부에 장착되는 코어; 연료탱크와 연통되는 제1통로와, 캐니스터와 연통되는 제2통로와, 제1통로와 제2통로 사이의 개폐통로가 형성된 구조로 구비되어, 상기 어퍼 케이스와 조립되는 로워 케이스; 내부에 하부 개방공간이 형성되고, 상기 제1통로와 하부 개방공간 간을 연통시키는 복수개의 제1통기홀이 형성된 구조로 구비되어, 상기 플런저 승강통로에 승강 가능하게 배치되는 플런저; 상기 플런저의 저면부에 장착되는 메인 실; 상기 제1통로와 제2통로를 연통시키기 위한 복수개의 제2통기홀이 상하로 관통 형성된 구조로 구비되어, 상기 개폐통로에 승강 가능하게 배치되는 밸브체; 상기 개폐통로의 외주단부에 장착되어, 상기 메인 실의 저면과 상기 밸브체의 상면에 기밀 유지 가능하게 접촉하는 실링 플레이트; 상기 코어의 저면과 상기 플런저의 하단부 사이에 배치되는 제1스프링; 및 상기 밸브체의 저면과 상기 개폐통로의 바닥면 사이에 배치되는 제2스프링; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 연료탱크 밀폐밸브를 제공한다.
상기 플런저의 외경부와 상기 코어의 내경부 간에는 이물질 침투 방지를 위한 다이어프램이 연결된 것을 특징으로 한다.
상기 플런저에는 상기 다이어프램의 상부쪽 공간과 상기 플런저의 하부 개방공간 간을 연통시키는 벤트홀이 더 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 플런저의 하단 둘레부에는 상기 제1스프링이 삽입 고정되는 제1스프링 고정홈이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 플런저의 상면부에는 상기 코어에 형성된 플런저 승강통로의 상단면에 완충되며 닿는 스토퍼가 장착된 것을 특징으로 한다.
상기 밸브체의 상면부에서 상기 제2통기홀로부터 떨어진 내주부 위치에는 상기 메인 실에 기밀 유지 가능하게 접촉하는 기밀유지단이 돌출 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 밸브체의 상면 중심부에는 상기 플런저의 하부 개방공간으로 출입하는 승강 안내핀이 돌출 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 밸브체의 저면 테두리 부분에는 상기 제2스프링이 삽입 고정되는 제2스프링 고정홈이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 실링 플레이트의 저면에는 끼움단이 형성되고, 상기 개폐통로의 외주단부에는 상기 끼움단이 삽입 체결되는 끼움홈이 형성된 것을 특징으로 한다.
이에, 상기 연료탱크 쪽으로부터 제1통로를 통하여 기준치 이상의 과압이 상기 플런저의 제1통기홀을 통과하여 상기 밸브체에 작용하면, 상기 밸브체가 상기 제2스프링이 압축시키면서 하강하여, 상기 과압이 상기 플런저의 제1통기홀 및 하부 개방공간과, 상기 밸브체의 제2통기홀을 차례로 통과한 후 상기 캐니스터와 연통되는 제2통로로 작용하면서 해소될 수 있다.
반면, 상기 캐니스터 쪽으로부터 제2통로를 통하여 기준치 이상의 과부압이 상기 밸브체의 제2통기홀을 통과하며 상기 플런저의 저부에 작용하면, 상기 플런저가 제1스프링을 압축시키면서 상승하여, 상기 과부압이 상기 밸브체의 제2통기홀을 통과한 후 상기 연료탱크와 연통되는 제1통로로 작용하면서 해소될 수 있다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 연료탱크 쪽으로부터 기준치 이상의 과압(정압)이 밀폐밸브에 작용하면, 밀폐밸브 내의 밸브체가 하강함에 따른 과압 해소 경로가 형성되어, 과압을 용이하게 해소시킬 수 있다.
둘째, 캐니스터 쪽으로부터 기준치 이상의 과부압이 밀폐밸브에 작용하면, 밀폐밸브 내의 플런저가 상승함에 따른 과부압 해소 경로가 형성되어, 과부압을 용이하게 해소시킬 수 있다.
셋째, 밀폐밸브에 작용하는 과압(정압) 및 과부압을 용이하게 해소시킴에 따라, 밀폐밸브의 고장 방지, 밀폐밸브의 내구성 향상 등을 도모할 수 있다.
넷째, 엔진 미구동 상태에서 밀폐밸브가 닫힘 상태로 유지되어 증발가스의 외기 유출을 차단하는 기능과, 엔진 구동시 밀폐밸브가 열림 작동되어 연료탱크 내의 증발가스가 캐니스터로 포집된 후 엔진으로 연소 가능하게 퍼지되도록 한 기능과, 주유시 밀폐밸브가 열림 작동되어 주유를 위해 연료탱크 내의 내압이 해소되도록 한 기능 등이 기본적으로 보장될 수 있다.
다섯째, 본 발명의 밀폐밸브는 기존의 릴리프 밸브를 포함하는 밀폐밸브에 비하여 전체 크기를 줄일 수 있고, 그에 따라 밀폐밸브를 차체에 장착하기 위한 패키지 레이아웃 설정에 유리하며, 또한 릴리프 밸브를 배제함에 따른 부품수 감소, 원가 절감 및 중량 감소 등을 실현할 수 있다.
도 1은 연료탱크 내의 증발가스가 캐니스터에 포집된 후 엔진으로 퍼지되는 것을 도시한 개략도,
도 2는 연료탱크와 캐니스터 사이에 밀폐밸브가 장착된 상태를 도시한 개략도,
도 3은 종래의 밀폐밸브에 릴리프 밸브가 장착된 외관 모습을 도시한 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 자동차용 연료탱크 밀폐밸브의 외관을 도시한 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 자동차용 연료탱크 밀폐밸브를 도시한 단면도,
도 6은 본 발명에 따른 자동차용 연료탱크 밀폐밸브의 구성 중 플런저를 도시한 사시도,
도 7은 본 발명에 따른 자동차용 연료탱크 밀폐밸브의 구성 중 밸브체를 도시한 사시도,
도 8은 본 발명에 따른 자동차용 연료탱크 밀폐밸브의 플런저와 밸브체를 포함하는 내부 구성들의 조립 상태를 보여주는 사시도,
도 9는 본 발명에 따른 자동차용 연료탱크 밀폐밸브의 전원 인가시 열림 작동 상태를 도시한 단면도,
도 10은 본 발명에 따른 자동차용 연료탱크 밀폐밸브의 과압 해소 동작을 도시한 단면도,
도 11은 본 발명에 따른 자동차용 연료탱크 밀폐밸브의 과부압 해소 동작을 도시한 단면도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
첨부한 도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 자동차용 연료탱크 밀폐밸브를 나타낸다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 밀폐밸브(100)는 외관상 서로 결합되는 어퍼 케이스(110)와 로워 케이스(120)로 구성된다.
상기 로워 케이스(120)의 내부에는 연료탱크와 연통되는 제1통로(121) 및 캐니스터와 연통되는 제2통로(122)가 형성되고, 상기 제1통로(121)와 제2통로(122)의 간의 경계부에는 개폐통로(123)가 형성된다.
상기 어퍼 케이스(110)의 내벽부에는 플런저를 승강시키기 위한 솔레노이드 구성으로서, 코일(111)이 권취된 중공형의 보빈(112)이 장착되고, 보빈(112)의 내부에는 코어(113)가 장착된다.
또한, 상기 코어(113)의 내부에는 하부가 개방된 플런저 승강통로(114)가 형성된다.
상기 코어(113)의 플런저 승강통로(114) 및 그 아래쪽 위치에 플런저(130)가 승강 가능하게 배치되는 바, 실질적으로는 상기 플런저(130)의 상단부가 플런저 승강통로(114) 내에 승강 가능하게 삽입되고, 상기 플런저(130)의 하단부는 코어(113)의 저부에 위치된다.
상기 플런저(130)는 도 5 및 도 6에서 보듯이 상부에 비하여 하부의 직경이 큰 원기둥 형상으로서, 그 내부에는 하부 개방공간(131)이 형성된 구조로 구비된다.
특히, 상기 플런저(130)의 하부에는 상기 하부 개방공간(131)을 상기 로워케이스(120)의 제1통로(121)와 연통시키기 위한 복수개의 제1통기홀(132)이 형성된다.
또한, 도 5 및 도 8에서 보듯이 상기 플런저(130)의 외경부와 상기 코어(113)의 내경부 간에는 다이어프램(136)이 연결되는 바, 이 다이어프램(136)은 상기 코어(113)의 플런저 승강통로(114) 쪽으로 외부 이물질이 침투하는 것을 차단하는 역할을 한다.
좀 더 상세하게는, 상기 코어(113)의 플런저 승강통로(114) 쪽으로 침투하는 외부 이물질로 인하여 플런저(130)가 플런저 승강통로(114) 내에 끼여서 승강 동작이 불가능해지는 현상을 방지하고자, 상기 다이어프램(136)은 상기 코어(113)의 플런저 승강통로(114) 쪽으로 외부 이물질이 침투하는 것을 차단하는 역할을 한다.
상기 플런저(130)에는 상기 다이어프램(136)의 상부쪽 공간과 상기 하부 개방공간(131) 간을 연통시키기 위한 벤트홀(133)이 더 형성된다.
이에, 상기 플런저(130)의 상승시 상기 다이어프램(136)의 상부쪽 공간과 상기 플런저 승강통로(114) 내에 존재하는 공기가 벤트홀(133)을 통하여 하부 개방공간(131)으로 배출됨으로써, 플런저(130)가 공기에 의한 저항없이 용이하게 상승할 수 있다.
상기 코어(113)의 저면과 상기 플런저(130)의 하단부 사이에 제1스프링(140)이 압축 가능하게 배치되며, 이를 위해 상기 플런저(130)의 하단 둘레부에는 상기 제1스프링(140)이 삽입 고정되는 제1스프링 고정홈(134)이 형성된다.
이에, 상기 제1스프링(140)은 상기 플런저(130)의 상승시 압축된 후, 플런저의 하강시 탄성 복원력을 제공한다.
바람직하게는, 상기 플런저(130)의 상면부에는 상기 코어(113)에 형성된 플런저 승강통로(114)의 상단면에 완충되며 닿는 고무 재질의 스토퍼(135)가 장착됨으로써, 플런저(130)의 승강 거리 한정 및 완충이 이루어질 수 있다.
한편, 상기 플런저(130)의 저면부에는 메인 실(150)이 장착되며, 이 메인 실(150)은 후술하는 실링 플레이트(170)와 기밀 유지 가능하게 접촉하여 상기 연료탱크와 연통되는 제1통로(121)와 상기 캐니스터와 연통되는 제2통로(122)를 차단하는 역할을 한다.
상기 로워 케이스(120)의 개폐통로(123)에는 밸브체(160)가 승강 가능하게 배치된다.
도 5 및 도 7을 참조하면, 상기 밸브체(160)는 상기 제1통로(121)와 제2통로(122)를 연통시키기 위한 복수개의 제2통기홀(161)이 상하로 관통 형성된 구조로 구비되어, 상기 개폐통로(123)에 승강 가능하게 배치된다.
또한, 상기 밸브체(160)의 상면부에서 상기 제2통기홀(161)로부터 이격된 내주부 위치에는 상기 메인 실(150)의 저면부에 기밀 유지 가능하게 접촉하는 기밀유지단(162)이 돌출 형성된다.
또한, 상기 밸브체(160)의 상면 중심부에는 상기 플런저(130)의 하부 개방공간(131)으로 출입하는 승강 안내핀(163)이 돌출 형성된다.
또한, 상기 밸브체(160)의 저면과 상기 개폐통로(123)의 바닥면 사이에는 제2스프링(180)이 압축 가능하게 배치되며, 이를 위해 상기 밸브체(160)의 저면 테두리 부분에는 상기 제2스프링(180)이 삽입 고정되는 제2스프링 고정홈(164)이 형성된다.
이에, 상기 제2스프링(180)은 상기 밸브체(160)의 하강시 압축된 후, 밸브체(160)의 승강시 탄성 복원력을 제공한다.
한편, 상기 로워 케이스(120)의 개폐통로(123)의 외주단부에는 상기 메인 실(150)의 저면과 상기 밸브체(160)의 상면에 기밀 유지 가능하게 접촉하는 원형 링 형상의 실링 플레이트(170)가 장착된다.
이를 위해, 상기 실링 플레이트(170)의 저면에는 끼움단(171)이 형성되고, 상기 개폐통로(123)의 외주단부에는 상기 끼움단(171)이 삽입 체결되는 끼움홈(124)이 형성된다.
이때, 상기 실링 플레이트(170)는 상기 메인 실(150)의 저면과 상기 밸브체(160)의 상면 간에 기밀 유지 가능하게 접촉하지만, 도 5 및 도 8에서 보듯이 증발가스의 원활한 흐름을 위하여 상기 밸브체(160)의 제2통기홀(161)을 가리지 않도록 원형 링 형상으로 구비된다.
여기서, 상기한 구성으로 이루어진 본 발명의 연료탱크 밀폐밸브에 대한 작동 흐름을 살펴보면 다음과 같다.
밀폐밸브 닫힘 상태
상기 밀폐밸브(200)는 도 5에 도시된 바와 같이, 주정차시 및 EV 주행모드와 같이 엔진이 미구동되는 평상시에는 닫힘 상태로 유지된다.
보다 상세하게는, 상기 밀폐밸브(200)의 닫힘 상태에서 상기 플런저(130)가 제1스프링(140)의 탄성 복원력에 의하여 최대로 하강된 상태이고, 상기 밸브체(160)가 제2스프링(180)의 탄성 복원력에 의하여 최대로 승강된 상태이며, 이에 상기 플런저(130)에 장착된 메인 실(150)의 저면과 상기 실링 플레이트(170)의 상면이 기밀 유지 가능하게 밀착되고, 상기 밸브체(160)의 상면이 상기 실링 플레이트(170)의 저면부에 기밀 유지 가능하게 밀착된 상태를 유지한다.
따라서, 상기 연료탱크와 연통되는 제1통로(121)와 상기 캐니스터와 연통되는 제2통로(122) 사이의 개폐통로(123)가 닫힘 상태가 되어, 결국 연료탱크 내의 증발가스가 캐니스터가 흐르지 못하는 상태가 된다.
이렇게, 상기 밀폐밸브(200)가 닫힘 상태로 유지되면, 연료탱크 내의 증발가스가 캐니스터로 흐르지 못하고 연료탱크 내에 밀폐 보관되는 상태가 되어, 증발가스가 캐니스터를 통하여 대기로 배출되는 것을 방지할 수 있다.
밀폐밸브 열림 작동
첨부한 도 9는 본 발명에 따른 자동차용 연료탱크 밀폐밸브의 전원 인가시 열림 작동 상태를 도시한 단면도이다.
상기 밀폐밸브(100)는 엔진 구동시, 연료 주유시, 연료탱크 리크 진단시 등의 조건에서 열림 작동된다.
이를 위해, 상기 코일(111)에 전원이 인가되면 상기 플런저(130)가 자기 인력에 의하여 코어(113)의 플런저 승강통로(114)를 따라 상승하게 되고, 상기 제1스프링(140)이 압축되는 상태가 된다.
이때, 상기 플런저(130)의 상승시, 상기 다이어프램(136)의 상부쪽 공간과 상기 플런저 승강통로(114) 내에 존재하는 공기가 도 9에 "A" 로 지시된 화살표 방향과 같이, 상기 벤트홀(133)을 통과하여 하부 개방공간(131) 및 제1통기홀(132)으로 배출됨으로써, 플런저(130)가 공기에 의한 저항없이 용이하게 상승할 수 있다.
이와 동시에, 상기 플런저(130)의 상승에 의하여 플런저(130)에 장착된 메인 실(150)이 상기 실링 플레이트(170)의 상면으로부터 이격되는 상태가 된다.
따라서, 상기 밸브체(160)의 제2통기홀(161)이 개방되는 상태가 됨으로써, 이 제2통기홀(161)에 의하여 상기 연료탱크와 연통되는 제1통로(121)와 상기 캐니스터와 연통되는 제2통로(122)가 연통되는 상태가 되고, 결국 상기 연료탱크와 연통되는 제1통로(121)와 상기 캐니스터와 연통되는 제2통로(122) 사이의 개폐통로(123)가 열림 상태로 전환된 상태가 된다.
다시 말해서, 상기 연료탱크와 연통되는 제1통로(121)와 상기 캐니스터와 연통되는 제2통로(122)가 도 9에 "B" 로 지시된 화살표 방향과 같이, 개방된 제2통기홀(161)을 통하여 서로 통기 가능한 상태가 된다.
엔진 구동시, 위와 같이 상기 밀폐밸브(100)가 열림 작동되면, 상기 연료탱크 내의 증발가스가 상기 제1통로(121)와 상기 밸브체(160)의 제2통기홀(161)과 상기 제2통로(122)를 차례로 통과하여 캐니스터에 포집되고, 포집된 증발가스는 엔진의 흡기부압에 의하여 엔진으로 연소 가능하게 퍼지될 수 있다.
연료탱크에 대한 연료 주유시, 위와 같이 상기 밀폐밸브(200)가 열림 작동되면, 상기 연료탱크 내의 증발가스가 상기 제1통로(121)와 상기 밸브체(160)의 제2통기홀(161)과 상기 제2통로(122)를 차례로 통과하여 캐니스터에 포집되는 동시에 상기 연료탱크 내의 내압이 해소되어 연료탱크에 대한 주유가 용이하게 이루어질 수 있다.
밀폐밸브 과압 해소 작동
첨부한 도 10은 본 발명에 따른 자동차용 연료탱크 밀폐밸브의 과압 해소 동작을 도시한 단면도이다.
상기 연료탱크 내의 압력이 증발가스량 및 외부 온도 조건 등에 의하여 기준치 이상의 과압 상태가 되면, 상기 연료탱크로부터 제1통로(121)로 과압이 작용하게 된다.
또한, 상기 연료탱크로부터 제1통로(121)로 작용하는 기준치 이상의 과압이 상기 플런저(130)의 제1통기홀(132)을 통과하여 상기 밸브체(160) 상에 작용하게 된다.
이에, 도 10에서 보듯이 상기 밸브체(160)가 상기 기준치 이상의 과압에 의하여 상기 제2스프링(180)을 압축시키면서 하강하여, 상기 밸브체(160)의 상면이 상기 실링 플레이트(170)의 저면부로부터 떨어지는 이격 상태가 되는 동시에 상기 밸브체(160)의 기밀유지단(162)이 메인 실(150)의 저면으로부터 떨어지는 이격 상태가 됨으로써, 상기 밸브체(160)의 제2통기홀(161)을 통하여 상기 연료탱크와 연통되는 제1통로(121)와 상기 캐니스터와 연통되는 제2통로(122)가 서로 통기 가능한 상태가 된다.
따라서, 상기 연료탱크 내의 과압이 도 10의 "C" 화살표로 지시된 방향과 같이 상기 제1통로(121)와, 상기 플런저(130)의 제1통기홀(132) 및 하부 개방공간(131)과, 상기 밸브체(160)의 제2통기홀(161)을 차례로 통과한 후 상기 캐니스터와 연통되는 제2통로(161)로 작용하면서 용이하게 해소될 수 있다.
물론, 위와 같이 과압이 해소되면 상기 밸브체(160)는 제2스프링(180)의 탄성복원력에 의하여 다시 본래 위치로 상승하여 상기 실링 플레이트(170) 및 메인 실(150)에 기밀 유지 가능하게 다시 밀착됨으로써, 밀폐밸브(100)가 다시 닫힘 상태로 전환된 상태가 된다.
밀폐밸브 과부압 해소 작동
첨부한 도 11은 본 발명에 따른 자동차용 연료탱크 밀폐밸브의 과부압 해소 동작을 도시한 단면도이다.
상기 연료탱크 내의 압력이 기준치 이하가 되면, 엔진 부압이 작용하는 캐니스터로부터 제2통로(122)로 과부압이 작용하게 된다.
또한, 상기 캐니스터로부터 제2통로(122)로 작용하는 과부압이 상기 밸브체(160)의 제2통기홀(161)을 통과하여 상기 플런저(130)의 저부에 작용하게 된다.
이에, 도 11에서 보듯이 상기 플런저(130)가 과부압에 의하여 제1스프링(140)을 압축시키면서 상승하는 동시에 상기 실링 플레이트(170)로부터 플런저(130)에 장착된 메인 실(150)이 떨어지면서 이격되는 상태가 됨으로써, 상기 밸브체(160)의 제2통기홀(161)을 통하여 상기 연료탱크와 연통되는 제1통로(121)와 상기 캐니스터와 연통되는 제2통로(122)가 서로 통기 가능한 상태가 된다.
따라서, 상기 캐니스터로부터의 과부압이 도 11의 "D" 화살표로 지시된 방향과 같이 상기 제2통로(122)와 상기 밸브체(160)의 제2통기홀(161)을 차례로 통과한 후 상기 연료탱크와 연통되는 제1통로(121)로 작용하면서 용이하게 해소될 수 있다.
물론, 위와 같이 과부압이 해소되면 상기 플런저(130)는 제1스프링(140)의 탄성복원력에 의하여 다시 본래 위치로 하강하여 상기 플런저(130)에 장착된 메인 실(150)이 실링 플레이트(170) 및 기밀유지단(162)에 기밀 유지 가능하게 다시 밀착됨으로써, 밀폐밸브(100)가 다시 닫힘 상태로 전환된 상태가 된다.
이와 같이, 상기 밀폐밸브(100)에 작용하는 과압(정압) 및 과부압을 용이하게 해소시킴에 따라, 밀폐밸브의 내부 부품 손상 및 고장을 방지할 수 있고, 연료탱크 및 밀폐밸브의 내구성 향상 등을 도모할 수 있다.
또한, 도 3에 도시된 기존의 릴리프 밸브(210)를 포함하는 밀폐밸브(200)와, 도 4에 도시된 본 발명에 따른 밀폐밸브(100)의 크기를 비교하였을 때, 본 발명의 밀폐밸브(100)는 외관상 릴리프 밸브가 배제됨에 따라 그 크기를 기존 대비 줄일 수 있고, 그에 따라 밀폐밸브를 차체에 장착하기 위한 패키지 레이아웃 설정에 유리하며, 또한 릴리프 밸브를 배제함에 따른 부품수 감소, 원가 절감 및 중량 감소 등의 효과를 제공할 수 있다.
10 : 연료탱크 11 : 연료펌프
12 : 연료공급라인 13 : 배출라인
14 : 퍼지라인 20 : 캐니스터
21 : 캐니스터의 입구 22 : 캐니스터의 출구
23 : 배출포트 30 : 엔진
40 : 전동식 연료도어 100 : 밀폐밸브
110 : 어퍼 케이스 111 : 코일
112 : 보빈 113 : 코어
114 : 플런저 승강통로 120 : 로워 케이스
121 : 제1통로 122 : 제2통로
123 : 개폐통로 124 : 끼움홈
130 : 플런저 131 : 하부 개방공간
132 : 제1통기홀 133 : 벤트홀
134 : 제1스프링 고정홈 135 : 스토퍼
136 : 다이어프램 140 : 제1스프링
150 : 메인 실 160 : 밸브체
161 : 제2통기홀 162 : 기밀유지단
163 : 승강 안내핀 164 : 제2스프링 고정홈
170 : 실링 플레이트 171 : 끼움단
180 : 제2스프링

Claims (11)

  1. 어퍼 케이스;
    코일이 권취된 구조로 구비되어, 상기 어퍼 케이스의 내부에 장착되는 보빈;
    하부가 개방된 플런저 승강통로를 갖는 구조로 구비되어, 상기 보빈의 내부에 장착되는 코어;
    연료탱크와 연통되는 제1통로와, 캐니스터와 연통되는 제2통로와, 제1통로와 제2통로 사이의 개폐통로가 형성된 구조로 구비되어, 상기 어퍼 케이스와 조립되는 로워 케이스;
    내부에 하부 개방공간이 형성되고, 상기 제1통로와 하부 개방공간 간을 연통시키는 복수개의 제1통기홀이 형성된 구조로 구비되어, 상기 플런저 승강통로에 승강 가능하게 배치되는 플런저;
    상기 플런저의 저면부에 장착되는 메인 실;
    상기 제1통로와 제2통로를 연통시키기 위한 복수개의 제2통기홀이 상하로 관통 형성된 구조로 구비되어, 상기 개폐통로에 승강 가능하게 배치되는 밸브체;
    상기 개폐통로의 외주단부에 장착되어, 상기 메인 실의 저면과 상기 밸브체의 상면에 기밀 유지 가능하게 접촉하는 실링 플레이트;
    상기 코어의 저면과 상기 플런저의 하단부 사이에 배치되는 제1스프링; 및
    상기 밸브체의 저면과 상기 개폐통로의 바닥면 사이에 배치되는 제2스프링;
    을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 연료탱크 밀폐밸브.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 플런저의 외경부와 상기 코어의 내경부 간에는 이물질 침투 방지를 위한 다이어프램이 연결된 것을 특징으로 하는 자동차용 연료탱크 밀폐밸브.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 플런저에는 상기 다이어프램의 상부쪽 공간과 상기 플런저의 하부 개방공간 간을 연통시키는 벤트홀이 더 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 연료탱크 밀폐밸브.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 플런저의 하단 둘레부에는 상기 제1스프링이 삽입 고정되는 제1스프링 고정홈이 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 연료탱크 밀폐밸브.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 플런저의 상면부에는 상기 코어에 형성된 플런저 승강통로의 상단면에 완충되며 닿는 스토퍼가 장착된 것을 특징으로 하는 자동차용 연료탱크 밀폐밸브.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 밸브체의 상면부에서 상기 제2통기홀로부터 떨어진 내주부 위치에는 상기 메인 실에 기밀 유지 가능하게 접촉하는 기밀유지단이 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 연료탱크 밀폐밸브.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 밸브체의 상면 중심부에는 상기 플런저의 하부 개방공간으로 출입하는 승강 안내핀이 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 연료탱크 밀폐밸브.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 밸브체의 저면 테두리 부분에는 상기 제2스프링이 삽입 고정되는 제2스프링 고정홈이 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 연료탱크 밀폐밸브.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 실링 플레이트의 저면에는 끼움단이 형성되고, 상기 개폐통로의 외주단부에는 상기 끼움단이 삽입 체결되는 끼움홈이 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 연료탱크 밀폐밸브.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 연료탱크 쪽으로부터 제1통로를 통하여 기준치 이상의 과압이 상기 플런저의 제1통기홀을 통과하여 상기 밸브체에 작용하면, 상기 밸브체가 상기 제2스프링이 압축시키면서 하강하여, 상기 과압이 상기 플런저의 제1통기홀 및 하부 개방공간과, 상기 밸브체의 제2통기홀을 차례로 통과한 후 상기 캐니스터와 연통되는 제2통로로 작용하면서 해소되도록 한 것을 특징으로 하는 자동차용 연료탱크 밀폐밸브.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 캐니스터 쪽으로부터 제2통로를 통하여 기준치 이상의 과부압이 상기 밸브체의 제2통기홀을 통과하며 상기 플런저의 저부에 작용하면, 상기 플런저가 제1스프링을 압축시키면서 상승하여, 상기 과부압이 상기 밸브체의 제2통기홀을 통과한 후 상기 연료탱크와 연통되는 제1통로로 작용하면서 해소되도록 한 것을 특징으로 하는 자동차용 연료탱크 밀폐밸브.
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