KR20240040340A

KR20240040340A - 연료탱크의 밸브 장치

Info

Publication number: KR20240040340A
Application number: KR1020220119221A
Authority: KR
Inventors: 한상대
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2022-09-21
Filing date: 2022-09-21
Publication date: 2024-03-28

Abstract

본 발명은 연료탱크의 내압 해소 기능 및 연료 유출 방지 기능을 수행하기 위한 연료탱크의 밸브 장치에 관한 것으로, 기계식 작동 구조로 구성되어 종래 ROV(Roll Over Valve)의 기능과 더불어 FTIV(Fuel Tank Isolation Valve)의 기능을 수행하는 연료탱크의 밸브 장치를 제공하는 것에 목적이 있다.

Description

연료탱크의 밸브 장치 {valve device for fuel tank}

본 발명은 연료탱크의 밸브 장치에 관한 것으로, 상세하게는 연료탱크의 내압 해소 기능 및 연료 유출 방지 기능을 수행하기 위한 연료탱크의 밸브 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차의 연료시스템은 연료탱크에서 발생한 연료증발가스가 외부로 유출되는 것을 방지하기 위하여 캐니스터를 구비하고 있으며, 상기 캐니스터는 연료탱크에서 발생한 연료증발가스를 포집하여 엔진으로 공급해주게 된다.

이러한 연료탱크에는 연료탱크 내부에서 발생한 연료증발가스를 캐니스터 측으로 배출시키는 통로 역할을 하는 ROV(Roll Over Valve)가 장착되어 있으며, 이 밸브는 차량이 전복됨으로 인해 연료 누출이 우려될 경우 액상의 연료가 캐니스터로 유출되는 것을 방지한다.

또한, 연료탱크는 차량의 주행시 연료탱크와 캐니스터를 이격시켜 연료탱크 내부에 발생한 연료증발가스를 밀폐 보관해야 하며, 이를 위하여 캐니스터와 연결되는 베이퍼 라인에 FTIV(Fuel Tank Isolation Valve)를 설치한다.

상기 FTIV는 주차 중이나 주행 중 클로즈되어 연료탱크와 캐니스터 간에 연료증발가스의 이동을 차단하고, 연료 주유 시나 주행 시 제어기에 의해 선택적으로 오픈되어 연료탱크 내부의 과도한 압력을 해소한다. 또한, 상기 FTIV는 주차 시 연료탱크의 내부 압력이 과도하게 형성 시 오픈되어 압력을 해소한다.

그런데, 종래의 FTIV는 전자식 솔레노이드 밸브로 구성됨으로 인하여 제조 원가를 상승시키고, 밸브 자체의 크기로 인해 연료탱크의 레이아웃 구성에 불리하게 작용하는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허 제10-2370965호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 기계식 작동 구조로 구성되어 종래 ROV(Roll Over Valve)의 기능과 더불어 FTIV(Fuel Tank Isolation Valve)의 기능을 수행하는 연료탱크의 밸브 장치를 제공하는 것에 목적이 있다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적은 하기의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은: 캐니스터 연결통로와 연료탱크 연결통로 및 상기 캐니스터 연결통로와 연료탱크 연결통로 사이에 형성된 벤팅 통로가 구비된, 하우징; 상기 벤팅 통로의 출구에 위치하여 상기 출구를 폐쇄하고, 상기 연료탱크 연결통로에 작용하는 연료탱크의 내압이 상승하여 정해진 제1 압력 이상이 될 때 상기 연료탱크의 내압에 의해 상기 벤팅 통로의 출구를 개방하는, 플레이트; 및 로워 탄성부재를 통해 상기 플레이트에 매달린 상태로 상기 연료탱크 연결통로에 장착되고, 상기 연료탱크가 임계 각도 이상으로 기울어질 때 상기 로워 탄성부재가 수축 복원됨에 의해 상기 벤팅 통로측으로 이동하여 벤팅 통로의 입구를 닫는, 플로트;를 포함하는 연료탱크의 밸브 장치를 제공한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 벤팅 통로의 출구에는 플레이트 걸림턱이 구비되고, 상기 연료탱크의 내압이 상기 제1 압력 미만일 때 상기 플레이트는 플레이트를 벤팅 통로의 출구측으로 가압하는 어퍼 탄성부재 및 상기 로워 탄성부재의 합력에 의해 상기 플레이트 걸림턱에 밀착되어 벤팅 통로의 출구를 닫는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 플레이트는 그 하측부에 하측 경사면을 가지며, 상기 플레이트 걸림턱의 상측면은 상기 하측 경사면이 밀착가능하도록 경사지게 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 플로트는 연료탱크 연결통로의 직경보다 작은 외경을 가지며, 그 자중이 연료탱크의 경사에 따라 감소되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하우징은 상기 벤팅 통로와 별도로 상기 캐니스터 연결통로와 연료탱크 연결통로 사이에 형성된 릴리프 통로를 구비하며, 상기 릴리프 통로에는 그 반경방향으로 돌출 형성된 로워 걸림턱과 상기 로워 걸림턱에 안착되어 릴리프 통로를 닫는 개폐 부재가 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 개폐 부재는 상기 플로트의 상측부에 돌출 형성된 푸쉬 바에 밀려 상승될 때 상기 릴리프 통로를 개방하고, 상기 푸쉬 바는 상기 플로트가 벤팅 통로의 입구를 닫을 때 상기 개폐 부재를 상승시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 개폐 부재는 릴리프 통로에 간극을 두고 승강 이동가능하게 장착되며, 상기 간극은 기체 유동만 허용하도록 된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 개폐 부재는 릴리프 통로의 직경보다 작은 외경을 갖는 볼 모양으로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 릴리프 통로에는 그 반경방향으로 돌출 형성되어 상기 로워 걸림턱의 상측에 위치되는 어퍼 걸림턱이 더 구비되고, 상기 어퍼 걸림턱은 상기 개폐 부재가 푸쉬 바에 밀려 릴리프 통로에서 이탈하는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다.

한편 본 발명은: 캐니스터 연결통로와 연료탱크 연결통로 및 상기 캐니스터 연결통로와 연료탱크 연결통로 사이에 형성된 벤팅 통로와 릴리프 통로가 구비된, 하우징; 상기 벤팅 통로의 출구에 위치하여 상기 출구를 폐쇄하고, 상기 연료탱크 연결통로에 작용하는 연료탱크의 내압에 의해 상기 벤팅 통로의 출구를 선택적으로 개방하는, 플레이트; 로워 탄성부재를 통해 상기 플레이트에 매달린 상태로 상기 연료탱크 연결통로에 장착되고, 상기 연료탱크가 임계 각도 이상으로 기울어질 때 상기 로워 탄성부재에 의해 상기 벤팅 통로측으로 이동하여 벤팅 통로의 입구를 닫는, 플로트; 및 상기 플로트의 상측부에 돌출 형성되고, 상기 플로트가 벤팅 통로의 입구를 닫을 때 상기 릴리프 통로를 닫고 있는 개폐 부재를 이동시켜 상기 릴리프 통로를 개방하는, 푸쉬 바;를 포함하는 연료탱크의 밸브 장치도 제공한다.

상기한 과제의 해결 수단에 의하면 본 발명에 따른 연료탱크의 밸브 장치는 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 종래 전자식 밸브로 구성된 FTIV(Fuel Tank Isolation Valve)의 기능을 기계식 작동 구조로 수행하도록 구성됨으로써 원가 절감이 가능하다.

둘째, 단품 구조의 밸브 장치로서 종래 ROV(Roll Over Valve)의 기능과 더불어 FTIV의 기능을 모두 수행하도록 구성됨으로써 밸브 장착 공간이 축소되고 그에 따라 연료탱크의 용량 증대 및 레이아웃 구성이 용이해지게 된다.

본 발명의 효과는 위에서 언급한 효과로 한정되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 효과는 하기의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료탱크의 밸브 장치를 도시한 외부 사시도
도 2는 도 1의 A-A에서 본 단면도
도 3 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 연료탱크의 밸브 장치의 작동 상태를 나타낸 도면

발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다.

또한, 본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함한다"고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시예를 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.

첨부한 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료탱크의 밸브 장치를 도시한 외부 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A에서 본 단면도이고, 도 3 내지 도 6은 상기 밸브 장치의 작동 상태를 나타낸 도면이다. 이때, 도 3은 연료 주유 시 연료탱크의 내압이 제1 압력 미만일 때 상기 밸브 장치의 작동 상태를 나타낸 도면이고, 도 4는 연료 주유 시 연료탱크의 내압이 상기 제1 압력 이상일 때 상기 밸브 장치의 작동 상태를 나타낸 도면이고, 도 5는 연료탱크의 내압이 제2 압력 이상일 때 상기 밸브 장치의 작동 상태를 나타낸 도면이고, 도 6은 연료탱크가 기울어질 때 상기 밸브 장치의 작동 상태를 나타낸 도면이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 연료탱크의 밸브 장치는 하우징(100), 플레이트(150), 플로트(160), 어퍼 탄성부재(170), 및 로워 탄성부재(180) 등을 포함하여 구성된다.

도 1에 보듯이, 상기 하우징(100)은 원통형 구조물로 형성될 수 있으며, 그 외주면에 돌출 형성된 파이프 구조를 구비할 수 있다. 도면으로 나타내지는 않았으나, 상기 하우징(100)은 캐니스터와 연료탱크 사이에 구비된 베이퍼 라인에 설치된다.

하우징(100)은 캐니스터 연결통로(110)와 연료탱크 연결통로(120) 및 상기 캐니스터 연결통로(110)와 연료탱크 연결통로(120) 사이에 형성된 벤팅 통로(130)를 구비한다. 상기 캐니스터 연결통로(110)는 캐니스터에 유체 연통 가능하게 연결되는 통로이고, 상기 연료탱크 연결통로(120)는 연료탱크에 유체 연통 가능하게 연결되는 통로이다. 상기 벤팅 통로(130)는 연료탱크 연결통로(120)와 캐니스터 연결통로(110)를 유체 연통 가능하게 연결하는 통로이다. 상기 캐니스터 연결통로(110)는 수평 방향으로 연장되고, 연료탱크 연결통로(120) 및 벤팅 통로(130)는 수직 방향(즉, 차량의 상하 방향)으로 연장된다.

상기 연료탱크 연결통로(120)는 플로트(160)가 승강 이동 가능한 공간을 포함하며, 그 상측부에 벤팅 통로(130)의 입구(131)가 일체로 연결된다. 연료탱크 연결통로(120)의 하측부는 플로트(160)의 하단을 지지하고 플로트(160)의 이탈을 방지할 수 있도록 플로트(160)가 조립된 중앙부 대비 작은 내경을 가진다. 도 2를 참조하면, 연료탱크 연결통로(120)는 플로트(160)가 위치된 중앙부와 벤팅 통로(130)의 입구(131)에 연결된 상측부가 서로 동일 직경을 가진다. 연료탱크 연결통로(120)의 상측부 및 중앙부는 플로트(160)의 외경보다 큰 직경을 갖는다. 이에, 연료탱크 연결통로(120)의 벽면(즉, 상기 하우징의 내측면)과 플로트(160)의 외주면 사이에는 유체 이동을 위한 소정의 갭이 존재한다.

연료탱크의 내압은 연료탱크 연결통로(120)를 통해 플레이트(150)에 작용하게 된다. 구체적으로, 연료탱크의 내압은 연료탱크 연결통로(120)의 공간 중 플로트(160)의 외측 공간을 통해 플레이트(150)에 작용하게 된다.

상기 벤팅 통로(130)는 연료탱크 연결통로(120)에 일체로 직접 연결된 입구(131)와 캐니스터 연결통로(110)에 일체로 직접 연결된 출구(132)를 구비한다. 벤팅 통로(130)의 출구(132)는 플레이트(150)에 의해 개폐된다. 상기 출구(132)에는 플레이트(150)가 걸림 안착되는 플레이트 걸림턱(133)이 돌출 형성된다. 상기 플레이트 걸림턱(133)의 상측면은 플레이트(150)의 하측 경사면(151)에 상응하여 하방향으로 경사지게 형성된다. 플레이트 걸림턱(133)은 벤팅 통로(130)의 원주방향으로 끊김없이 폐루프 구조로 연장된다.

상기 플레이트(150)는 벤팅 통로(130)의 출구(132)에 위치하여 상기 출구(132)를 폐쇄하고 연료탱크 연결통로(120)에 작용하는 연료탱크의 내압에 의해 상기 출구(132)를 선택적으로 개방한다.

구체적으로, 플레이트(150)는 벤팅 통로(130)의 출구(132)에 구비된 플레이트 걸림턱(133)에 안착 위치되어 상기 출구(132)를 닫는다. 도 2를 참조하면, 플레이트(150)는 상기 플레이트 걸림턱(133)에 안착 시 플레이트 걸림턱(133)의 경사진 상측면에 하측 경사면(151)이 밀착하여 출구(132)를 통한 유체 이동을 차단한다.

이러한 플레이트(150)는 소정 두께를 갖는 원판으로 형성되며, 그 하측부에 하방향으로 테이퍼진 하측 경사면(151)을 구비한다. 플레이트(150)는 로워 탄성부재(180)를 통해 플로트(160)에 연결 결합되고 어퍼 탄성부재(170)를 통해 하우징(100)에 연결 결합된다.

상기 로워 탄성부재(180)는 플레이트(150)와 플로트(160) 사이에 연결되며, 평상시 상기 플로트(160)의 자중에 의해 하방향으로 인장된다. 이러한 로워 탄성부재(180)는 일단이 플레이트(150)의 하측부에 결합되고 타단이 플로트(160)의 상측부에 결합된 스프링일 수 있다. 평상시 상기 연료탱크의 내부 압력 즉, 내압(內壓)은 대기압 이하의 수준이다. 평상시에는 상기 연료탱크에 연료가 미 주입되고 연료탱크가 기울어지지 않은 상태로 주행한다.

어퍼 탄성부재(170)는 압축된 상태로 플레이트(150)와 하우징(100) 사이에 조립된다. 어퍼 탄성부재(170)는 플레이트(150)가 하우징(100) 내에서 가장 하강된 위치에 있을 때 즉, 플레이트(150)가 플레이트 걸림턱(133)에 안착되어 벤팅 통로(130)의 출구(132)를 닫고 있을 때 최소로 압축된 상태가 된다. 이러한 어퍼 탄성부재(170)는 일단이 하우징(100)의 상측 내벽면에 결합되고 타단이 플레이트(150)의 상측부에 결합된 스프링일 수 있다.

어퍼 탄성부재(170)는 벤팅 통로(130)의 출구(132)에 이웃한 통로 즉, 캐니스터 연결통로(110)의 상류 영역에 위치될 수 있다. 캐니스터 연결통로(110)의 상류 영역은 어퍼 탄성부재(170)의 장착을 위하여 상방향으로 연장 형성될 수 있다.

상기 플로트(160)는 로워 탄성부재(180)를 통해 플레이트(150)에 매달린 상태로 연료탱크 연결통로(120)에 장착되며, 자중에 의해 로워 탄성부재(180)를 하방향으로 인장시킨다. 이러한 플로트(160)는 자중에 의해 플레이트(150)를 하방향으로 끌어당기게 되며, 연료탱크 연결통로(120)에 승강 이동가능한 상태로 위치한다.

평상시 연료탱크 연결통로(120)의 입구는 상기 플로트(160)에 의해 닫히지 않는다. 연료탱크 연결통로(120)는 연료탱크와 상시 연통되며 연료탱크의 내압이 상시 공급된다.

또한, 상기 플로트(160)는 그 상측부에 돌출 형성된 푸쉬 바(161)를 구비한다. 상기 푸쉬 바(161)는 플로트(160)의 상측부에 수직 방향으로 연장 형성된다. 푸쉬 바(161)는 소정 길이로 연장된다. 푸쉬 바(161)는 플로트(160)가 벤팅 통로(130)의 입구(131)를 닫을 때 릴리프 통로(140) 내에 진입하여 개폐 부재(143)를 밀어올릴 수 있는 소정 길이를 갖는다.

상기 개폐 부재(143)는 릴리프 통로(140)에 승강 이동가능하게 장착되어 릴리프 통로(140)를 개폐한다. 상기 릴리프 통로(140)에는 그 반경방향으로 돌출 형성된 어퍼 걸림턱(141)과 로워 걸림턱(142)이 구비된다. 어퍼 걸림턱(141)은 로워 걸림턱(142)의 상측에 위치되어 개폐 부재(143)가 푸쉬 바(161)에 밀려 상승할 때 릴리프 통로(140)에서 이탈하는 것을 방지한다.

평상시 개폐 부재(143)는 자중에 의해 로워 걸림턱(142)에 안착되어 릴리프 통로(140)를 닫는다. 개폐 부재(143)는 상기 로워 걸림턱(142)에 안착되어 릴리프 통로(140)를 닫고 있다가, 플로트(160)가 상승 이동하여 벤팅 통로(130)의 입구(131)를 닫을 때 푸쉬 바(161)에 밀려 올라가 로워 걸림턱(142)에서 분리되면서 릴리프 통로(140)를 개방한다.

개폐 부재(143)는 릴리프 통로(140)의 직경보다 작은 외경을 갖는 볼 모양으로 형성되며, 개폐 부재(143)의 외주면과 릴리프 통로(140)의 벽면 사이에는 액체 유동을 차단하고 기체 유동을 허용하는 간극이 형성된다.

릴리프 통로(140)는 연료탱크 연결통로(120)와 캐니스터 연결통로(110) 사이에 수직 방향으로 연장 형성되며, 벤팅 통로(130)와 평행하게 병립되어 배치된다. 릴리프 통로(140)의 일단은 연료탱크 연결통로(120)의 상측부에 연결되고, 릴리프 통로(140)의 타단은 캐니스터 연결통로(110)의 일측에 연결된다. 이때, 릴리프 통로(140)의 타단은 캐니스터 연결통로(110)의 영역 중 어퍼 탄성부재(170)가 위치된 영역보다 하류 영역에 연결된다.

이하, 상기와 같이 구성되는 연료탱크 밸브 장치의 작동 상태를 도 2 내지 도 6을 참조하여 설명하도록 한다.

먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 평상시에 어퍼 탄성부재(170)는 플로트(160)의 자중에 의해 인장되어 플레이트(150)를 하방향으로 잡아당긴다. 이에, 플레이트(150)는 벤팅 통로(130)의 출구(132)에 구비된 플레이트 걸림턱(133)에 맞닿은 상태로 벤팅 통로(130)의 출구(132)를 닫는다. 이때, 어퍼 탄성부재(170)는 압축된 상태로 플레이트(150)를 출구(132)측으로 밀어 가압한다. 또한 이때, 연료탱크의 내압은 대기압 이하이며 어퍼 탄성부재(170) 및 로워 탄성부재(180)의 탄성복원력을 합한 힘(즉, 합력)보다 작은 수준이다.

상기 연료탱크에 연료가 주입되는 경우 연료탱크의 내압이 상승하여 대기압보다 높아지게 된다. 이때, 연료탱크의 내압이 대기압보다 높은 제1 압력에 도달하기 전(즉, 제1 압력 미만일 때)에 벤팅 통로(130)의 출구(132)는 플레이트(150)에 의해 닫힌 상태가 유지되고(도 3 참조), 연료탱크의 내압이 계속 상승하여 상기 제1 압력에 도달하게 되면(즉, 제1 압력 이상이 되면) 플레이트(150)가 상기 연료탱크의 내압에 의해 상승 이동하여 벤팅 통로(130)의 출구(132)를 개방하게 된다(도 4 참조).

상기 제1 압력은, 일반적인 FTIV(Fuel Tank Isolation Valve)가 주유 시나 주행 중에 연료탱크의 내압을 해소하기 위해 전자식으로 개방 제어되는 압력 값으로 정해진다. 예를 들어, 상기 제1 압력은 10kpa로 정해질 수 있다.

도 3을 참조하여 좀더 살펴보면, 연료 주유로 인해 상승하는 연료탱크의 내압이 제1 압력 미만일 때, 즉 연료탱크의 내부에 대기압보다 높고 제1 압력보다 낮은 압력이 형성될 때, 연료탱크 연결통로(120)에 작용하는 압력(즉, 연료탱크의 내압)이 상승하면서 플로트(160)가 벤팅 통로(130)측으로 상승하게 되고, 로워 탄성부재(180)가 수축되면서 로워 탄성부재(180)의 인장량이 점차 감소되어 플레이트(150)를 하방향으로 당기는 힘도 점점 감소하게 되나, 어퍼 탄성부재(170)와 로워 탄성부재(180)의 합력이 연료탱크의 내압보다 크기 때문에 플레이트(150)는 벤팅 통로(130)의 출구(132)쪽으로 계속 당겨지고 벤팅 통로(130)의 출구(132)는 플레이트(150)에 의해 닫힌 상태로 유지된다. 이때, 어퍼 탄성부재(170)는 평상시와 동일하게 압축된 상태이고, 로워 탄성부재(180)는 평상시보다 적게 인장된 상태이다.

도 4를 참조하면, 연료탱크의 내압이 상승하여 제1 압력 이상이 되면, 플레이트(150)가 어퍼 탄성부재(170)를 더 압축시키면서 상승하여 플레이트 걸림턱(133)에서 분리되고 벤팅 통로(130)의 출구(132)를 개방하게 된다. 이때, 플로트(160)도 상승 이동하기는 하나 플로트(160)의 상승량 대비 플레이트(150)의 상승량이 더 크기 때문에, 플레이트(150)의 상승 전보다 로워 탄성부재(180)가 더 인장되면서 로워 탄성부재(180)의 인장량이 증가하게 되고, 플레이트(150)가 상승 이동함에 의해 어퍼 탄성부재(170)는 평상시보다 더 압축된다. 이에 어퍼 탄성부재(170)와 로워 탄성부재(180)의 합력이 플레이트(150)의 상승 전보다 증가하기는 하나 연료탱크의 내압보다 작기 때문에 플레이트(150)는 벤팅 통로(130)의 출구(132)를 개방하게 되고, 결과적으로 FTIV(Fuel Tank Isolation Valve)의 연료탱크 내압 해소 기능이 실행된다.

또한, 본 발명의 밸브 장치는 온도 변화 등으로 인하여 연료탱크의 내압이 상승하는 경우에도 벤팅 통로(130)의 출구(132)를 개방하여 연료탱크의 내압을 해소하게 된다.

상기 연료탱크의 내압이 온도 변화 등으로 인하여 서서히 상승하여 과도한 압력 값에 도달하는 경우, 즉 연료탱크의 내압이 상기 제1 압력보다 큰 제2 압력 이상이 되면, 도 5에 보듯이 상기 내압에 의해 플레이트(150)가 상승 이동하면서 벤팅 통로(130)가 개방된다. 이때, 어퍼 탄성부재(170)는 평상시보다 더 압축되고 로워 탄성부재(180)는 평상시보다 더 인장되어 어퍼 탄성부재(170)와 로워 탄성부재(180)의 합력이 증가하기는 하나, 상기 합력이 연료탱크의 내압보다는 작기 때문에 플레이트(150)가 벤팅 통로(130)의 출구(132)를 개방하게 된다. 이때, 플레이트(150)의 상승량 및 플로트(160)와 플레이트(150) 간에 상승량 차이는 연료탱크의 내압이 상기 제1 압력 이상이고 상기 제2 압력 미만일 때보다 더 크다.

여기서, 상기 제2 압력은 일반적인 FTIV(Fuel Tank Isolation Valve)가 주차 중에 연료탱크의 과도한 내압을 해소하기 위해 기계식으로 개방 작동되는 압력 값으로 정해진다. 예를 들어, 상기 제2 압력은 28kpa로 정해질 수 있다.

또한, 본 발명의 밸브 장치는 연료탱크가 어느 한쪽으로 기울어지는 경우 연료탱크로부터 액체 연료가 유출되는 것을 방지하는 기능, 즉 일반적인 ROV(Roll Over Valve)의 기능을 수행한다.

도 6에 보듯이, 차량이 급격한 경사로를 주행하거나 전복되는 등으로 인하여 연료탱크가 심하게 기울어지는 경우, 플로트(160)는 하우징(100)의 내주면(즉, 연료탱크 연결통로의 벽면)에 닿게 되고 상기 연료탱크와 동일 방향 및 동일 각도로 기울어지게 된다. 이때, 로워 탄성부재(180)에 작용하는 플로트(160)의 자중이 감소하게 되며, 플로트(160)의 자중은 "플로트의 질량×중력가속도×cosθ"를 통해 계산 결정되며, 상기 θ는 연료탱크의 기울어진 각도(즉, 경사)이다. 다시 말해, 로워 탄성부재(180)에 작용하는 플로트(160)의 자중은 연료탱크의 경사에 따라 감소된다. 평상시 즉, 연료탱크가 기울어지지 않은 경우, 플로트(160)는 연료탱크 연결통로(120)의 벽면과 소정의 갭을 두고 연료탱크 연결통로(120)에 위치한다.

상기 로워 탄성부재(180)에 작용하는 플로트(160)의 하중이 감소됨으로 인하여, 로워 탄성부재(180)는 점차 수축 복원되면서 인장량 및 인장력이 감소하게 되고, 플로트(160)는 벤팅 통로(130)의 입구(131)를 향해 상승 이동하게 된다. 상기 플로트(160)의 자중은 연료탱크의 기울기가 증가할수록 감소하고 그에 따라 플로트(160)는 점차 벤팅 통로(130)의 입구(131)에 근접하게 되며, 연료탱크의 기울기(θ)가 정해진 임계 각도 이상이 되면 플로트(160)가 벤팅 통로(130)의 입구(131)에 밀착하여 입구(131)를 닫게 된다. 이때, 어퍼 탄성부재(170)는 평상시와 마찬가지로 압축된 상태이며, 어퍼 탄성부재(170) 및 로워 탄성부재(180)의 합력에 의해 하방향으로 밀리고 있는 플레이트(150)는 벤팅 통로(130)의 출구(132)를 닫은 상태를 유지한다.

플로트(160)가 벤팅 통로(130)의 입구(131)를 완전히 닫지 않은 경우, 즉 플로트(160)가 벤팅 통로(130)의 입구(131)를 완전히 닫기 전까지, 연료탱크의 내압은 벤팅 통로(130)를 통해 해소될 수 있으나, 연료탱크가 상기 임계 각도 이상으로 기울어지게 되면 플로트(160)에 의해 벤팅 통로(130)의 입구(131)가 완전히 닫히면서 벤팅 통로(130)를 통한 연료탱크의 내압 해소는 불가하게 된다.

이 경우, 즉 상기 연료탱크가 기울어짐으로 인해 플로트(160)에 의해 벤팅 통로(130)가 닫히는 경우, 상기 플로트(160)의 상측부에 구비된 푸쉬 바(161)가 개폐 부재(143)를 밀어 올려 로워 걸림턱(142)에서 분리시킴에 의해 릴리프 통로(140)가 개방되고 상기 릴리프 통로(140)를 통해 연료탱크의 내압 해소가 가능하게 된다.

따라서, 연료탱크가 상기 임계 각도 이상으로 기울어지게 되는 경사로를 장시간 주행할 때에도 릴리프 통로(140)를 통해 연료탱크의 내압을 원활하게 해소할 수 있게 된다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 또한 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

100 : 하우징 110 : 캐니스터 연결통로
120 : 연료탱크 연결통로 130 : 벤팅 통로
131 : 입구 132 : 출구
133 : 플레이트 걸림턱 140 : 릴리프 통로
141 : 어퍼 걸림턱 142 : 로워 걸림턱
143 : 개폐 부재 150 : 플레이트
151 : 하측 경사면 160 : 플로트
161 : 푸쉬 바 170 : 어퍼 탄성부재
180 : 로워 탄성부재

Claims

캐니스터 연결통로와 연료탱크 연결통로 및 상기 캐니스터 연결통로와 연료탱크 연결통로 사이에 형성된 벤팅 통로가 구비된, 하우징;
상기 벤팅 통로의 출구에 위치하여 상기 출구를 폐쇄하고, 상기 연료탱크 연결통로에 작용하는 연료탱크의 내압이 상승하여 정해진 제1 압력 이상이 될 때 상기 연료탱크의 내압에 의해 상기 벤팅 통로의 출구를 개방하는, 플레이트;
로워 탄성부재를 통해 상기 플레이트에 매달린 상태로 상기 연료탱크 연결통로에 장착되고, 상기 연료탱크가 임계 각도 이상으로 기울어질 때 상기 로워 탄성부재가 수축 복원됨에 의해 상기 벤팅 통로측으로 이동하여 벤팅 통로의 입구를 닫는, 플로트;
를 포함하는 연료탱크의 밸브 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 벤팅 통로의 출구에는 플레이트 걸림턱이 구비되고, 상기 연료탱크의 내압이 상기 제1 압력 미만일 때 상기 플레이트는 플레이트를 벤팅 통로의 출구측으로 가압하는 어퍼 탄성부재 및 상기 로워 탄성부재의 합력에 의해 상기 플레이트 걸림턱에 밀착되어 벤팅 통로의 출구를 닫는 것을 특징으로 하는 연료탱크의 밸브 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 플레이트는 그 하측부에 하측 경사면을 가지며, 상기 플레이트 걸림턱의 상측면은 상기 하측 경사면이 밀착가능하도록 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 연료탱크의 밸브 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 플로트는 연료탱크 연결통로의 직경보다 작은 외경을 가지며, 그 자중이 연료탱크의 경사에 따라 감소되는 것을 특징으로 하는 연료탱크의 밸브 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 하우징은 상기 벤팅 통로와 별도로 상기 캐니스터 연결통로와 연료탱크 연결통로 사이에 형성된 릴리프 통로를 구비하며, 상기 릴리프 통로에는 그 반경방향으로 돌출 형성된 로워 걸림턱과 상기 로워 걸림턱에 안착되어 릴리프 통로를 닫는 개폐 부재가 구비된 것을 특징으로 하는 연료탱크의 밸브 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 개폐 부재는 상기 플로트의 상측부에 돌출 형성된 푸쉬 바에 밀려 상승될 때 상기 릴리프 통로를 개방하고, 상기 푸쉬 바는 상기 플로트가 벤팅 통로의 입구를 닫을 때 상기 개폐 부재를 상승시키는 것을 특징으로 하는 연료탱크의 밸브 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 개폐 부재는 릴리프 통로에 간극을 두고 승강 이동가능하게 장착되며, 상기 간극은 기체 유동만 허용하도록 된 것을 특징으로 하는 연료탱크의 밸브 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 개폐 부재는 릴리프 통로의 직경보다 작은 외경을 갖는 볼 모양으로 형성된 것을 특징으로 하는 연료탱크의 밸브 장치.
청구항 6에 있어서,
상기 릴리프 통로에는 그 반경방향으로 돌출 형성되어 상기 로워 걸림턱의 상측에 위치되는 어퍼 걸림턱이 더 구비되고, 상기 어퍼 걸림턱은 상기 개폐 부재가 푸쉬 바에 밀려 릴리프 통로에서 이탈하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 연료탱크의 밸브 장치.
캐니스터 연결통로와 연료탱크 연결통로 및 상기 캐니스터 연결통로와 연료탱크 연결통로 사이에 형성된 벤팅 통로와 릴리프 통로가 구비된, 하우징;
상기 벤팅 통로의 출구에 위치하여 상기 출구를 폐쇄하고, 상기 연료탱크 연결통로에 작용하는 연료탱크의 내압에 의해 상기 벤팅 통로의 출구를 선택적으로 개방하는, 플레이트;
로워 탄성부재를 통해 상기 플레이트에 매달린 상태로 상기 연료탱크 연결통로에 장착되고, 상기 연료탱크가 임계 각도 이상으로 기울어질 때 상기 로워 탄성부재에 의해 상기 벤팅 통로측으로 이동하여 벤팅 통로의 입구를 닫는, 플로트;
상기 플로트의 상측부에 돌출 형성되고, 상기 플로트가 벤팅 통로의 입구를 닫을 때 상기 릴리프 통로를 닫고 있는 개폐 부재를 이동시켜 상기 릴리프 통로를 개방하는, 푸쉬 바;
를 포함하는 연료탱크의 밸브 장치.
청구항 10에 있어서,
상기 릴리프 통로에는 그 반경방향으로 돌출 형성된 로워 걸림턱이 구비되고, 상기 개폐 부재는 상기 로워 걸림턱에 안착되어 릴리프 통로를 닫는 것을 특징으로 하는 연료탱크의 밸브 장치.
청구항 10에 있어서,
상기 개폐 부재는 릴리프 통로에 간극을 두고 승강 이동가능하게 장착되며, 상기 간극은 기체 유동만 허용하도록 된 것을 특징으로 하는 연료탱크의 밸브 장치.
청구항 10에 있어서,
상기 개폐 부재는 릴리프 통로의 직경보다 작은 외경을 갖는 볼 모양으로 형성된 것을 특징으로 하는 연료탱크의 밸브 장치.
청구항 11에 있어서,
상기 릴리프 통로에는 그 반경방향으로 돌출 형성되어 상기 로워 걸림턱의 상측에 위치되는 어퍼 걸림턱이 더 구비되고, 상기 어퍼 걸림턱은 상기 개폐 부재가 푸쉬 바에 밀려 릴리프 통로에서 이탈하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 연료탱크의 밸브 장치.
청구항 10에 있어서,
상기 플레이트는 어퍼 탄성부재에 의해 벤팅 통로의 출구측으로 가압되며, 상기 연료탱크의 내압이 상승하여 정해진 제1 압력 이상이 될 때 상기 어퍼 탄성부재를 압축시키면서 상승 이동하여 상기 벤팅 통로의 출구를 개방하는 것을 특징으로 하는 연료탱크의 밸브 장치.
청구항 15에 있어서,
상기 벤팅 통로의 출구에는 플레이트 걸림턱이 구비되고, 상기 연료탱크의 내압이 상기 제1 압력 미만일 때 상기 플레이트는 어퍼 탄성부재 및 로워 탄성부재의 합력에 의해 상기 플레이트 걸림턱에 밀착되어 벤팅 통로의 출구를 닫는 것을 특징으로 하는 연료탱크의 밸브 장치.
청구항 10에 있어서,
상기 플로트는 연료탱크 연결통로의 직경보다 작은 외경을 가지며, 그 자중이 연료탱크의 경사에 따라 감소되는 것을 특징으로 하는 연료탱크의 밸브 장치.