KR101261945B1 - 차량용 캐니스터 및 이를 구비한 연료 증발계 장치 - Google Patents

차량용 캐니스터 및 이를 구비한 연료 증발계 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 차량용 캐니스터는 내부에 활성탄이 구비되어 연료 탱크에서 증발된 증발 가스를 흡착하고, 공기의 공급에 따라 흡착된 증발 가스를 탈착하여 엔진에 공급한다.
상기 캐니스터는 연료 탱크와 연결되어 증발 가스를 공급받는 증발 가스 공급 통로; 외부로부터 공기를 선택적으로 공급 받는 공기 통로; 상기 공급 받은 공기의 흐름에 따라 엔진에 증발 가스를 공급하는 퍼지 통로; 그리고 상기 공기 통로를 통과한 공기가 상기 캐니스터에 유입되는 위치에 장착되어 캐니스터에 유입되는 공기를 가열하는 히팅 모듈;을 포함하며, 상기 히팅 모듈은 상기 캐니스터에 유입되는 공기를 가열하는 히팅 코어와, 상기 공기 통로와 상기 히팅 모듈 사이에 장착되어 상기 공기 통로를 통과한 공기를 분산시켜 상기 히팅 코어에서 골고루 가열되도록 하는 확산판을 포함할 수 있다.

Description

차량용 캐니스터 및 이를 구비한 연료 증발계 장치{CANISTER FOR VEHICLES AND FUEL EVAPORATIVE SYSTEM PROVIDED WITH THE SAME}
본 발명은 차량용 캐니스터 및 이를 구비한 연료 증발계 장치에 관한 것으로, 주로 하이브리드 차량과 같이 엔진의 작동(퍼지) 영역이 감소된 차량에 장착되어 적은 퍼지량에서도 차량에서의 증발가스 발생량을 줄일 수 있는 차량용 캐니스터 및 이를 구비한 연료 증발계 장치에 관한 것이다.
자동차 산업은 배출가스를 개선하기 위하여 많은 연구를 해오고 있다. 배출가스에는 크게 엔진 연소 후 대기중으로 방출되는 배기가스(Tail Pipe Emission)과 연료 탱크 등 차량 연료 계통에서 가솔린이 증발하여 대기중으로 방출되는 증발가스(Evaporative Emission)가 있다. 이 중에 증발가스 개선의 한 가지 방법은 캐니스터를 이용하는 것이다.
일반적으로 가솔린은 고급 휘발성 부탄(C4)에서부터 저급 휘발성의 C8 내지 C10 범위까지의 탄화수소 혼합물을 포함하고 있다. 이러한 가솔린은 연료 탱크에 충전되어 있다. 그러나, 주변의 온도가 높은 경우 또는 연료 보급 등 증기 이동 등의 원인으로 인해 연료 탱크의 증기압이 증가하는 경우, 연료 증기는 연료 탱크의 틈을 통하여 외부로 유출되게 된다. 이와 같은 대기로의 연료 증기의 유출을 막기 위하여 연료 탱크의 증기압이 증가하는 경우 연료 증기는 캐니스터로 배출되게 된다.
캐니스터는 휘발성 연료를 저장하는 연료 탱크로부터 연료 증기를 흡수할 수 있는 흡착성 물질(즉, 활성탄)을 함유한다. 그러나 캐니스터에 흡착된 탄화수소(HC)를 방치하게 되면 대기 중으로 연료 증기가 배출되어 배기가스 규제를 만족하지 못하므로 엔진 제어 유닛(engine control unit; ECU)은 퍼지 제어 솔레노이드 밸브를 통하여 캐니스터에 흡착된 탄화수소를 엔진으로 유입시킨다.
증발 가스는 캐니스터의 활성탄에 물리적으로 또는 화학적으로 흡착된다.
물리적 흡착은 증발 가스가 분자 사이에 작용하는 반 데르 발스의 힘(Van der Waal's force)에 의하여 활성탄에 흡착되는 것이다. 이러한 물리적 흡착은 흡착질과 흡착제간의 전자 이동이 없고, 가역 반응이므로 탈착이 용이하며, 흡착 속도가 빠르고, 저온에서 잘 일어난다.
화학적 흡착은 흡착질과 흡착제간 전자를 공유함으로써 일어난다. 이러한 화학적 흡착은 비가역 반응이므로 탈착이 용이하지 않고 흡착 속도가 느리다.
화학적 흡착과 물리적 흡착은 모두 발열 반응이다.
활성탄에 흡착된 증발 가스는 캐니스터에 공급되는 공기에 의해 탈착된다. 이러한 탈착 반응은 흡열 반응이므로 공기의 온도가 높을수록 잘 일어난다.
캐니스터의 활성탄에 흡착된 증발 가스는 확산에 의하여 외부로 유출될 수 있다. 증발 가스 공급 통로 근처에 활성탄에 흡착된 증발 가스의 성분 중 저분자 물질인 C4, C5는 캐니스터의 온도가 상승하면 공기 통로 근처로 확산되어 공기 통로 근처의 활성탄에 흡착된다. 그 후, 캐니스터의 온도가 다시 상승하면 공기 통로 근처의 활성탄에 흡착된 저분자 물질이 공기 통로를 통하여 유출되게 된다. 이러한 현상을 블리드 에미션(Bleed Emission)이라 한다.
한편, 하이브리드 차량에는 연료의 연소에 의하여 동력을 출력하는 엔진과, 배터리의 동력을 출력하는 모터가 함께 구비되어 있다. 최근에는, 연비 향상을 이유로 엔진의 사용이 줄어들고 있으며, 이에 따라 캐니스터의 연료 증기를 탈착하여 재연소할 수 있는 시간이 줄어들고 있다. 캐니스터에 흡착되는 연료 증기는 늘어나지만 엔진에서 퍼지하는 연료 증기가 줄어들므로 연료 증기의 오버플로우가 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 연료 증기의 오버플로우를 방지하면서도 연비를 향상시킬 수 있는 차량용 캐니스터 및 이를 구비한 연료 증발계 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 블리드 에미션의 발생을 줄일 수 있는 차량용 캐니스터 및 이를 구비한 연료 증발계 장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 차량용 캐니스터는 내부에 활성탄이 구비되어 연료 탱크에서 증발된 증발 가스를 흡착하고, 엔진 퍼지에 의해 형성된 압력차를 이용하여 공기를 공급하며, 이에 의하여 흡착된 증발 가스를 탈착하여 엔진에 공급하여 재연소한다.
상기 캐니스터는 연료 탱크와 연결되어 증발 가스를 공급받는 증발 가스 공급 통로; 외부로부터 공기를 선택적으로 공급 받는 공기 통로; 상기 공급 받은 공기의 흐름에 따라 엔진에 증발 가스를 공급하는 퍼지 통로; 그리고 상기 공기 통로를 통과한 공기가 상기 캐니스터에 유입되는 위치 또는 상기 공기 통로에 장착되어 캐니스터에 유입되는 공기를 가열하는 히팅 모듈;을 포함하며, 상기 히팅 모듈은 상기 캐니스터에 유입되는 공기를 가열하는 히팅 코어와, 상기 공기 통로와 상기 히팅 모듈 사이에 장착되어 상기 공기 통로를 통과한 공기를 분산시켜 상기 히팅 코어에서 골고루 가열되도록 하는 확산판을 포함할 수 있다.
상기 확산판은 얇은 판 형상이며, 복수개의 확산 구멍이 형성될 수 있다.
상기 히팅 코어는 전기의 공급에 따라 발열하는 PTC(Positive Temperature Coefficient) 조립체; 그리고 상기 PTC 조립체에 일면이 접착되어 있으며, 상기 PTC 조립체에서 발생한 열을 공기와 열교환함으로써 캐니스터에 유입되는 공기를 가열하는 핀;을 포함할 수 있다.
상기 핀은 상기 PTC 조립체에 열전도 접착에 의하여 접착될 수 있다.
상기 PTC 조립체는 내부 공간이 형성된 중공의 로드; 상기 내부 공간에 삽입되며 전기의 공급에 따라 발열하는 PTC 소자; 그리고 상기 내부 공간에 장착되며, 상기 PTC 소자와 접촉하여 전기를 공급하는 제1터미널;을 포함할 수 있다.
상기 PTC 조립체는 PTC 프레임에 형성된 안착홀에 삽입 장착될 수 있다.
상기 제1터미널과 상기 중공의 로드 사이에는 인슐레이터가 장착될 수 있다.
상기 히팅 코어는 상기 핀의 타면에 부착되어 있으며, 상기 제1터미널에 대응하는 제2터미널을 더 포함할 수 있다.
다른 실시예에서는, 상기 히팅 코어는 상기 내부 공간에서 상기 PTC 소자를 기준으로 상기 제1터미널의 반대편에 장착되며, 상기 PTC 소자에 접촉하는 제2터미널을 더 포함할 수 있다.
상기 공기 통로는 출구의 직경이 입구의 직경보다 더 클 수 있다.
상기 확산판과 상기 히팅 모듈은 상기 캐니스터의 일측 상단에 형성되어 상기 공기 통로와 연결된 케이스 내에 탈착 가능하게 장착될 수 있다.
상기 캐니스터는 케이스 커버를 더 포함하며, 상기 케이스의 일면은 개구되어 있고, 상기 케이스 커버는 상기 개구된 일면에 탈착 가능하게 결합하여 상기 확산판과 상기 히팅 모듈은 상기 개구된 일면을 통하여 상기 케이스로부터 빼낼 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 연료 증발계 장치는 주유 라인과 연결되어 연료를 공급 받고, 증발 가스 라인을 통하여 내부의 증발 가스를 배출하며, 연료 공급 라인을 통하여 연료를 공급하는 연료 탱크; 상기 연료 공급 라인에 연결되어 연료 탱크로부터 연료를 공급 받고, 흡기 통로에 연결되어 공기를 공급 받는 엔진; 상기 흡기 통로에 연결되는 퍼지 라인; 그리고 내부에 증발 가스를 흡착하는 활성탄이 구비되어 있으며, 상기 증발 가스 라인에 연결되어 증발 가스를 공급 받는 증발 가스 공급 통로, 공기 공급 라인에 연결되어 외부의 공기를 공급 받는 공기 통로, 상기 퍼지 라인에 연결되어 있으며 상기 공기 통로를 통해 공급 받는 공기의 흐름에 따라 상기 활성탄에 흡착된 증발 가스를 탈착하여 상기 흡기 통로에 공급하는 퍼지 통로, 그리고 상기 공기 통로를 통과한 공기가 유입되는 위치 또는 상기 공기 공급 라인에 장착되어 공기를 가열하는 히팅 모듈을 포함하는 캐니스터;를 포함하며, 상기 히팅 모듈은 상기 캐니스터에 유입되는 공기를 가열하는 히팅 코어와, 상기 공기 통로와 상기 히팅 모듈 사이에 장착되어 상기 공기 통로를 통과한 공기를 분산시켜 상기 히팅 코어에서 골고루 가열되도록 하는 확산판을 포함할 수 있다.
상기 확산판은 얇은 판 형상이며, 복수개의 확산 구멍이 형성될 수 있다.
상기 히팅 코어는 전기의 공급에 따라 발열하는 PTC(Positive Temperature Coefficient) 조립체; 그리고 상기 PTC 조립체에 일면이 접착되어 있으며, 상기 PTC 조립체에서 발생한 열을 공기와 열교환함으로써 캐니스터에 유입되는 공기를 가열하는 핀;을 포함할 수 있다.
상기 핀은 상기 PTC 조립체에 열전도 접착에 의하여 접착될 수 있다.
상기 PTC 조립체는 내부 공간이 형성된 중공의 로드; 상기 내부 공간에 삽입되며 안착홀이 형성된 PTC 프레임; 상기 안착홀에 삽입 장착되며, 전기의 공급에 따라 발열하는 PTC 소자; 그리고 상기 내부 공간에 장착되며, 상기 PTC 소자와 접촉하여 전기를 공급하는 제1터미널;을 포함할 수 있다.
상기 제1터미널과 상기 중공의 로드 사이에는 인슐레이터가 장착될 수 있다.
상기 히팅 코어는 상기 핀의 타면에 부착되어 있으며, 상기 제1터미널에 대응하는 제2터미널을 더 포함할 수 있다.
다른 실시예에서는, 상기 히팅 코어는 상기 내부 공간에서 상기 PTC 소자를 기준으로 상기 제1터미널의 반대편에 장착되며, 상기 PTC 소자에 접촉하는 제2터미널을 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 캐니스터에 공급되는 공기를 가열하므로 캐니스터의 퍼지 효율을 증가시킬 수 있고 증발 가스의 오버플로우를 방지할 수 있다.
캐니스터에 공급되는 공기를 가열하므로 공기 통로 근처의 활성탄에 흡착된 증발 가스를 우선적으로 탈착시킴으로써 블리드 에미션 발생을 저감시킬 수 있다.
PTC 소자를 로드의 밀폐된 내부 공간에 배치함으로써 증발 가스와 PTC 소자의 접촉에 의한 화재 발생을 방지할 수 있다.
PTC 소자에 전기를 공급하는 제1터미널이 로드의 밀폐된 내부 공간에서 완전히 절연되므로 안전성이 증가하게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료 증발계 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시에에 따른 차량용 캐니스터의 사시도이다.
도 3은 도 2에서 히팅 모듈을 도시한 확대도이다.
도 4는 도 2에서 공기 통로를 도시한 개략도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 캐니스터에 사용되는 여러 가지 형태의 확산판을 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 캐니스터에 사용되는 PTC 조립체의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 캐니스터에 사용되는 PTC 조립체의 분해 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 캐니스터에 사용되는 히팅 코어의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 캐니스터에 사용되는 히팅 코어의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 캐니스터에 사용되는 로드와 핀의 결합을 도시한 개략도이다.
도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 차량용 캐니스터에서 히팅 모듈을 도시한 확대도이다.
도 12는 도 11의 히팅 모듈의 조립도이다.
도 13은 본 발명의 제3실시예에 따른 차량용 캐니스터의 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료 증발계 장치의 개략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 연료 증발계 장치는 엔진(10), 연료 탱크(20), 그리고 캐니스터(30)를 포함한다.
엔진(10)은 연료와 공기를 연소하여 차량을 구동하기 위한 동력을 생성하는 것으로, 공기 및 연료를 공급받기 위한 흡기 매니폴드와, 연소 과정에서 발생된 배기 가스를 배출하기 위한 배기 매니폴드를 포함하고 있다. 상기 흡기 매니폴드는 흡기 통로(12)에 연결되어 외부의 공기를 공급받는다. 또한, 흡기 통로(12)에는 스로틀 밸브(14)가 장착되어 흡기 매니폴드에 공급되는 공기량을 조절한다.
연료 탱크(20)는 연료를 저장하는 것으로, 연료 공급 라인(26)을 통하여 엔진(10)에 연결되어 엔진(10)에 연료를 공급한다. 연료 탱크(20)는 주유 라인(22)에 연결되어 연료를 공급받는다. 또한, 연료 탱크(20)는 증발 가스 라인(24)을 통하여 캐니스터(30)에 연결되어 연료 탱크(20)에서 발생한 증발 가스를 상기 캐니스터(30)에 공급한다. 여기에서, 증발 가스는 연료 증기를 의미한다.
캐니스터(30)는 연료 탱크(20)의 증발 가스를 흡착하고 제어부(도시하지 않음)의 제어에 따라 흡착된 증발 가스를 탈착하여 엔진(10)에 공급한다. 이러한 목적을 달성하기 위하여, 상기 캐니스터(30)의 내부에는 활성탄(38)이 구비되어 있다. 활성탄(38)에는 복수개의 미세 세공(micropore)이 형성되어 있으며, 이 복수개의 미세 세공에 증발 가스가 흡착되게 된다. 또한, 캐니스터(30)는 증발 가스 공급 통로(32), 퍼지 통로(34), 그리고 공기 통로(36)를 더 포함한다.
증발 가스 공급 통로(32)는 상기 증발 가스 라인(24)에 연결되어 연료 탱크(20)의 증발 가스를 공급 받는다. 증발 가스 공급 통로(32)를 통해 캐니스터(30)의 내부에 공급된 증발 가스는 상기 활성탄(38)에 흡착된다.
퍼지 통로(34)는 퍼지 라인(50)에 연결되어 있으며, 이 퍼지 라인(50)은 흡기 통로(12) 상의 스로틀 밸브(14) 하류에 연결되어 있다. 퍼지 통로(34)는 캐니스터(30) 내의 증발 가스를 퍼지 라인(50) 및 흡기 통로(12)를 통하여 선택적으로 엔진(10)에 공급한다.
공기 통로(36)는 공기 공급 라인(60)에 연결되어 외부의 공기를 선택적으로 공급 받는다. 흡기 통로(12)의 스로틀 밸브(14) 하류에 생성되는 부압과 공기 통로(36) 상의 대기압의 차이에 의하여 외부의 공기가 공기 통로(36)를 통하여 캐니스터(30) 내부에 공급되면, 활성탄(38)에 흡착된 증발 가스는 탈착되고 탈착된 증발 가스는 캐니스터(30)에 공급된 공기와 함께 흡기 통로(12)에 공급된다. 즉, 캐니스터(30)의 증발 가스는 공기 통로(36)를 통하여 공급 받은 공기의 흐름에 따라 엔진(10)에 공급하며, 상기 증발 가스는 엔진(10)에서 재연소 후 배기가스로 배출되게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 연료 공급 장치는 상기 공기 공급 라인(60)에 장착된 캐니스터 클로즈 밸브(Canister Close Valve)(40)와 상기 퍼지 라인(50)에 장착된 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브(purge control solenoid valve)(52)를 더 포함한다.
상기 캐니스터 클로즈 밸브(40)는 공기 공급 라인(60)을 통한 캐니스터(30)로의 공기의 공급을 조절하고, 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브(52)는 퍼지 라인(50)을 통한 캐니스터(30)로부터 흡기 통로(12)로의 증발 가스의 공급을 조절한다. 이러한 캐니스터 클로즈 밸브(40)와 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브(52)는 상기 제어부에 의하여 동시에 제어될 수 있다. 즉, 캐니스터 클로즈 밸브(40)가 열리면 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브(52)도 열리고, 캐니스터 클로즈 밸브(40)가 닫히면 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브(52)도 닫힐 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 5를 참조로, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 캐니스터(30)를 더욱 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 캐니스터의 사시도이고, 도 3은 도 2에서 히팅 모듈을 도시한 확대도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 캐니스터(30)는 공기 통로(36)와 캐니스터(30) 사이에 설치된 케이스(105)를 더 포함한다. 즉, 상기 공기 통로(36)를 통과한 공기는 상기 케이스(105) 내부를 통해 상기 캐니스터(30)의 내부로 공급된다. 이러한 케이스(105)는 캐니스터(30)의 본체에 결합된다.
상기 케이스(105) 내부에는 히팅 모듈(100)이 장착되어 있는데, 상기 히팅 모듈(100)은 확산판(110)과 히팅 코어(120)를 포함한다.
확산판(110)은 상기 공기 통로(36)를 통과한 공기를 분산하여 상기 히팅 코어(120)에서 골고루 가열되도록 한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 다양한 형태의 확산판(110)이 사용될 수 있는데, 상기 확산판(110)에는 복수개의 확산 구멍(112)이 형성되어 있다. 상기 확산 구멍(112) 역시, 도 5에 도시된 바와 같이, 다양한 형태를 가질 수 있다. 확산판(110)과 확산 구멍(112)의 형태는 도 5에 도시된 형태에 한정되지 아니한다.
이러한 확산판(110)의 외주면은 상기 케이스(105)의 내주면과 거의 동일한 형태를 가지고 있어 케이스(105)의 내주면에 끼워질 수 있도록 되어 있다. 공기 통로(36)를 통과한 공기의 일부는 상기 확산판(110)의 확산 구멍(112)을 통하여 히팅 모듈(120)에 공급되며, 공기의 다른 일부는 확산판(110)에 부딪혀 주위로 분산되게 된다. 그 후, 상기 공기의 다른 일부는 확산 구멍(112)을 통하여 히팅 모듈(120)에 공급된다. 또한, 공기 통로(36)는 공기의 분산 효과를 증대시키기 위하여 디퓨져 형태를 취한다. 즉, 공기 통로(36)의 출구의 직경(D1)이 공기 통로(36)의 입구의 직경(D2)보다 크게 형성되어 있다.
히팅 모듈(120)은 확산판(110)에서 분산된 공기를 가열하여 캐니스터(30)의 내부에 공급한다. 가열된 공기가 캐니스터(30)의 내부에 공급되면 활성탄(38)에 흡착된 증발 가스가 잘 탈착되게 된다. 따라서, 캐니스터(30)의 퍼지 효율이 증가하게 된다. 따라서, 하이브리드 차량 등 퍼지량이 적은 차량에 유리하다. 또한, 히팅 모듈(120)이 공기 통로(36)와 캐니스터(30) 사이에 배치되어 있으므로, 공기 통로(36) 근처의 활성탄에 흡착된 증발 가스가 우선 탈착되게 된다. 이에 따라 블리드 에미션(Bleed Emission)의 발생이 줄어들게 된다.
한편, 상기 히팅 모듈(120)은 상기 케이스(105)에 밀착되도록 장착된다. 이에 따라, 공기 통로(36)를 통과한 공기가 상기 히팅 모듈(120)과 상기 케이스(105) 사이를 통과하여 캐니스터(30)에 공급되는 것을 방지한다.
이하, 도 6 내지 도 10을 참조로, 히팅 코어(120)에 대하여 상세히 설명한다.
도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 히팅 코어(120)는 PTC(Positive Temperature Coefficient) 조립체(130)와 핀(146)을 포함한다.
PTC 조립체(130)는 히팅 모듈(120)을 통과하는 공기를 가열시키기 위한 열을 제공하며, 로드(132), PTC 프레임(138), PTC 소자(136), 제1,2터미널(142, 148), 그리고 인슐레이터(144)를 포함한다.
로드(132)는 내부 공간(134)을 가지는 중공의 직사각형 형태로 되어 있다. 이러한 로드(132)의 내부 공간(134)에는 PTC 프레임(138), PTC 소자(136), 제1터미널(142), 그리고 인슐레이터(144)가 장착된다. 또한, PTC 조립체(130)가 캐니스터(30)에 장착될 때, 상기 내부 공간(134)은 증발 가스에 대하여 밀폐되도록 되어 있다. 상기 로드(132)의 일면에는 상기 핀(146)이 접착되어 있다.
상기 로드(132)의 내부에는 적어도 하나 이상의 PTC 프레임(138)이 장착되어 있다. PTC 프레임(138)은 안착홈(140)을 포함하며, 이 안착홈(140)에는 PTC 소자(136)가 장착된다. 하나의 PTC 프레임(138)에 하나의 PTC 소자(136)가 장착될 수도 있고, 하나의 PTC 프레임(138)에 두 개 이상의 PTC 소자(136)가 장착될 수도 있다.
PTC 소자(136)는 전기를 공급받아 발열한다. 이러한 PTC 소자(136)는 당업자에게 잘 알려져 있으므로 더 이상의 자세한 설명은 생략하기로 한다.
제1터미널(142)은 상기 PTC 소자(136)에 접촉하여 PTC 소자(136)에 전기를 공급한다. 제1터미널(142)의 일단에는 접속부(160)가 형성되어 있다. 이러한 접속부(160)는 로드(132)로부터 돌출되어 있으며, 커넥터 핀(154)(도 11 참조)에 연결되어 있다. 상기 커넥터 핀(154)은 차량의 전력을 공급받기 위한 커넥터(107) 내에 배치된다. 제1터미널(142)은 상기 커넥터(107)를 통하여 배터리(도시하지 않음)의 (+) 전원에 직접적 또는 간접적으로 연결되어 있다.
제2터미널(148)은 상기 핀(146)에 부착되어 있으며, 상기 배터리의 (-) 전원에 연결되거나 접지되어 있다. 한편, 상기 제2터미널(148)은, 도 9에 도시된 바와 같이, 로드(132)의 내부에 배치될 수 있다. 즉, 상기 제2터미널(148)은 상기 PTC 소자(135) 상에 배치될 수 있다.
인슐레이터(144)는 상기 제1터미널(142)과 로드(132) 사이에 장착되어 있으며, 제1터미널(142)을 증발 가스, 제2터미널(148), 그리고 로드(132)로부터 완전히 절연시키고 PTC 소자(136)에서 발생된 열이 상기 로드(132)의 일면으로만 전달되도록 한다.
한편, 로드(132)가 PTC 소자(136)와 제1터미널(142)을 증발 가스에 대하여 완전히 밀폐시키므로 증발 가스와 PTC 소자(136) 또는 제1터미널(142)의 접촉에 의한 화재 발생 위험이 줄어들게 된다. 따라서, 안정성이 증가하게 된다.
핀(146)은 상기 PTC 조립체(130)에서 발생된 열을 받아 히팅 코어(120)를 통과하는 공기를 가열한다. 핀(146)은 공기로의 열전달이 잘 이루어지도록 복수개의 얇은 판을 서로 거리를 두고 일정한 방향으로 장착함으로써 형성된다. 본 발명의 실시예에서는 하나의 얇은 판을 연속적으로 구부려 핀(146)을 형성한 것을 예시하였으나 이에 한정되지 않는다.
상기 핀(146)은, 도 10에 도시된 바와 같이, 열전도 접착에 의하여 상기 로드(132)에 접착된다. 열전도 접착에 의하여 로드(132)와 핀(146)을 접착하는 경우, 로드(132)에 핀(146)을 접착하기 위한 힘을 적게 가할 수 있으므로 핀(146)을 보다 얇게 형성할 수 있다. 핀(146)이 얇게 형성되면 핀(146)과 PTC 조립체(130) 사이의 열전달 효율이 늘어나게 되어 PTC 조립체(130)에서 발생된 열을 공기에 더욱 잘 전달할 수 있다.
한편, 상기 핀(146)의 타면에는 제1터미널(142)에 대응하는 제2터미널(148)이 부착되어 있다. 제2터미널(142)의 일단은 상기 커넥터 핀(154)에 연결되어 있다. 이러한 제2터미널(148)은 커넥터(107)를 통하여 배터리의 (-) 단자에 연결되거나 접지되어 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 캐니스터(30)의 작동에 대하여 설명한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 공기 통로(36)를 통과하는 공기는 확산판(110)에 의하여 분산되어 히팅 코어(120)에 공급된다. 이 때, 공기 통로(36)의 출구의 직경(D1)이 공기 통로(36)의 입구의 직경(D2)보다 크므로 공기가 확산판(110)에 유입되기 전에 공기의 유속은 떨어지고 유동이 안정화된다. 상기 공기는 확산판(110)을 통과하면서 더욱 확산되고 안정화된다.
상기 유동이 안정화 된 공기는 히팅 코어(120)에 의하여 가열되고 캐니스터(30)의 내부에 공급되게 된다. 이러한 공기는 공기 통로(36) 근처의 활성탄(38)에 흡착된 증발 가스를 먼저 탈착하게 된다. 따라서, 블리드 에미션의 발생이 줄어들게 된다.
또한, 상기 공기는 퍼지 통로(34) 근처로 이동하며 공기 통로(36)부터 퍼지 통로(34) 근처까지의 활성탄(38)에 흡착된 증발 가스를 순차적으로 탈착하게 된다.
마지막으로, 공기와 탈착된 증발 가스는 퍼지 통로(34)와 퍼지 라인(50)을 통해 흡기 통로(12)에 공급된다.
도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 차량용 캐니스터에서 히팅 모듈을 도시한 확대도이고, 도 12는 도 11의 히팅 모듈의 조립도이다.
도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 차량용 캐니스터는 히팅 코어(120)를 교체할 수 있도록 고안되었다. 즉, 상기 케이스(105)의 일면이 개구되어 있고, 이 개구된 일면에 케이스 커버(102)가 볼트(13)에 의하여 조립된다. 상기 케이스 커버(102)에는 커넥터(107)가 형성되어 있다.
또한, 히팅 코어(120)는 상기 개구된 일면을 통하여 케이스(105) 내부에 삽입하거나 꺼낼 수 있도록 되어 있다. 이러한 목적을 위하여, 상기 히팅 코어(120)는 코어 케이스(150) 내에 장착되며, 상기 코어 케이스(150)는 상기 개구된 일면을 통하여 삽입이 가능한 치수를 갖는다.
상기 코어 케이스(150)의 일면은 개구되어 상기 히팅 코어(120)가 삽입될 수 있고, 상기 코어 케이스(150)의 상기 일면에는 PCB(printed circuit board)(152)가 결합된다. 상기 PCB(152)는 히팅 코어(120)에 공급되는 전류를 조절할 수 있도록 상기 제1,2터미널(142, 148)과 각각 연결되는 한 쌍의 커넥터 핀(154)을 가지고 있으며, 이 커넥터 핀(154)은 상기 커넥터(107) 내에 위치하게 된다. 경우에 따라서는, PCB(152)에는 제1,2터미널(142, 138)의 단선, 단락 등 고장 진단을 위한 회로, PTC 인입 전압을 컨트롤 할 수 있는 컨트롤 유닛, 제어를 위한 각종 회로 등이 추가로 포함될 수 있다. 상기 코어 케이스(150)의 상면과 하면에는 복수개의 관통공이 형성되어 확산판(110)을 통과한 공기가 상기 핀(146)을 통과한 후 캐니스터(30) 내부로 흘러가도록 되어 있다.
본 발명의 제2실시예에 따르면, 히팅 코어(120)를 코어 케이스(150)에 삽입하고 코어 케이스(150)의 일면에 PCB(152)를 결합시킨다. 이 때, 히팅 코어(120)의 제1,2터미널(142, 148)은 각각 한 쌍의 커넥터 핀(154)에 연결된다.
그 후, 코어 케이스(150)를 케이스(105) 내에 삽입시키고 상기 케이스(105)의 일면에 케이스 커버(102)를 볼트(13)로 결합시킨다. 수분이 케이스(105)내에 침입하는 것을 방지하기 위해, 케이스(105)와 케이스 커버(102)를 결합시킨 후 실리콘을 도포하거나 O-링을 결합 부위에 장착할 수 있다. 이 때, 한 쌍의 커넥터 핀(154)은 커넥터(107)의 내부에 위치하게 된다.
만일 히팅 코어(120)가 고장이 나면, 케이스 커버(102)를 케이스(105)로부터 분리시키고, 코어 케이스(150)를 케이스(105)로부터 빼서 히팅 코어(120)를 교체할 수 있다.
도 13은 본 발명의 제3실시예에 따른 차량용 캐니스터의 단면도이다.
본 발명의 제3실시예에 따른 차량용 캐니스터는 본 발명의 제1,2실시예들에 따른 차량용 캐니스터와 구성 부품이 동일하다. 다만, 히팅 코듈(100)이 캐니스터(30) 내에 장착되지 않고, 공기 공급 라인(60)에 장착되어 있다. 여기에서, 상기 공기 공급 라인(60)은 공기 통로(36)를 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

Claims (20)

  1. 내부에 활성탄이 구비되어 연료 탱크에서 증발된 증발 가스를 흡착하고, 공기의 공급에 따라 흡착된 증발 가스를 탈착하여 엔진에 공급하는 차량용 캐니스터에 있어서,
    연료 탱크와 연결되어 증발 가스를 공급받는 증발 가스 공급 통로;
    외부로부터 공기를 선택적으로 공급 받는 공기 통로;
    상기 공급 받은 공기의 흐름에 따라 엔진에 증발 가스를 공급하는 퍼지 통로; 그리고
    상기 공기 통로를 통과한 공기가 상기 캐니스터에 유입되는 위치 또는 상기 공기 통로에 장착되어 캐니스터에 유입되는 공기를 가열하는 히팅 모듈;
    을 포함하며,
    상기 히팅 모듈은 상기 캐니스터에 유입되는 공기를 가열하는 히팅 코어와, 상기 공기 통로와 상기 히팅 모듈 사이에 장착되어 상기 공기 통로를 통과한 공기를 분산시켜 상기 히팅 코어에서 골고루 가열되도록 하는 확산판을 포함하고,
    상기 히팅 코어는,
    전기의 공급에 따라 발열하는 PTC(Positive Temperature Coefficient) 조립체; 그리고
    상기 PTC 조립체에 일면이 접착되어 있으며, 상기 PTC 조립체에서 발생한 열을 공기와 열교환함으로써 캐니스터에 유입되는 공기를 가열하는 핀;
    을 포함하고,
    상기 PTC 조립체는,
    내부 공간이 형성된 중공의 로드;
    상기 내부 공간에 삽입되며 전기의 공급에 따라 발열하는 PTC 소자; 그리고
    상기 내부 공간에 장착되며, 상기 PTC 소자와 접촉하여 전기를 공급하는 제1터미널;
    을 포함하며,
    상기 제1터미널과 상기 중공의 로드 사이에는 인슐레이터가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 캐니스터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 확산판은 얇은 판 형상이며, 복수개의 확산 구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 캐니스터.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 핀은 상기 PTC 조립체에 열전도 접착에 의하여 접착되는 것을 특징으로 하는 차량용 캐니스터.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 PTC 조립체는 PTC 프레임에 형성된 안착홀에 삽입 장착되는 것을 특징으로 하는 차량용 캐니스터.
  7. 삭제
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 히팅 코어는 상기 핀의 타면에 부착되어 있으며, 상기 제1터미널에 대응하는 제2터미널을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 캐니스터.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 히팅 코어는 상기 내부 공간에서 상기 PTC 소자를 기준으로 상기 제1터미널의 반대편에 장착되며, 상기 PTC 소자에 접촉하는 제2터미널을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 캐니스터.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 공기 통로는 출구의 직경이 입구의 직경보다 더 큰 것을 특징으로 하는 차량용 캐니스터.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 확산판과 상기 히팅 모듈은 상기 캐니스터의 일측 상단에 형성되어 상기 공기 통로와 연결된 케이스 내에 탈착 가능하게 장착된 것을 특징으로 하는 차량용 캐니스터.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 캐니스터는 케이스 커버를 더 포함하며,
    상기 케이스의 일면은 개구되어 있고, 상기 케이스 커버는 상기 개구된 일면에 탈착 가능하게 결합하여 상기 확산판과 상기 히팅 모듈은 상기 개구된 일면을 통하여 상기 케이스로부터 빼낼 수 있도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 캐니스터.
  13. 주유 라인과 연결되어 연료를 공급 받고, 증발 가스 라인을 통하여 내부의 증발 가스를 배출하며, 연료 공급 라인을 통하여 연료를 공급하는 연료 탱크;
    상기 연료 공급 라인에 연결되어 연료 탱크로부터 연료를 공급 받고, 흡기 통로에 연결되어 공기를 공급 받는 엔진;
    상기 흡기 통로에 연결되는 퍼지 라인; 그리고
    내부에 증발 가스를 흡착하는 활성탄이 구비되어 있으며, 상기 증발 가스 라인에 연결되어 증발 가스를 공급 받는 증발 가스 공급 통로, 공기 공급 라인에 연결되어 외부의 공기를 공급 받는 공기 통로, 상기 퍼지 라인에 연결되어 있으며 상기 공기 통로를 통해 공급 받는 공기의 흐름에 따라 상기 활성탄에 흡착된 증발 가스를 탈착하여 상기 흡기 통로에 공급하는 퍼지 통로, 그리고 상기 공기 통로를 통과한 공기가 유입되는 위치 또는 상기 공기 공급 라인에 장착되어 공기를 가열하는 히팅 모듈을 포함하는 캐니스터;
    를 포함하며,
    상기 히팅 모듈은 상기 캐니스터에 유입되는 공기를 가열하는 히팅 코어와, 상기 공기 통로와 상기 히팅 모듈 사이에 장착되어 상기 공기 통로를 통과한 공기를 분산시켜 상기 히팅 코어에서 골고루 가열되도록 하는 확산판을 포함하며,
    상기 히팅 코어는,
    전기의 공급에 따라 발열하는 PTC(Positive Temperature Coefficient) 조립체; 그리고
    상기 PTC 조립체에 일면이 접착되어 있으며, 상기 PTC 조립체에서 발생한 열을 공기와 열교환함으로써 캐니스터에 유입되는 공기를 가열하는 핀;
    을 포함하고,
    상기 PTC 조립체는,
    내부 공간이 형성된 중공의 로드;
    상기 내부 공간에 삽입되며 안착홀이 형성된 PTC 프레임;
    상기 안착홀에 삽입 장착되며, 전기의 공급에 따라 발열하는 PTC 소자; 그리고
    상기 내부 공간에 장착되며, 상기 PTC 소자와 접촉하여 전기를 공급하는 제1터미널;
    을 포함하며,
    상기 제1터미널과 상기 중공의 로드 사이에는 인슐레이터가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 증발계 장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 확산판은 얇은 판 형상이며, 복수개의 확산 구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 연료 증발계 장치.
  15. 삭제
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 핀은 상기 PTC 조립체에 열전도 접착에 의하여 접착되는 것을 특징으로 하는 연료 증발계 장치.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 제 13항에 있어서,
    상기 히팅 코어는 상기 핀의 타면에 부착되어 있으며, 상기 제1터미널에 대응하는 제2터미널을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 증발계 장치.
  20. 제 13항에 있어서,
    상기 히팅 코어는 상기 내부 공간에서 상기 PTC 소자를 기준으로 상기 제1터미널의 반대편에 장착되며, 상기 PTC 소자에 접촉하는 제2터미널을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 증발계 장치.
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