KR20220168376A

KR20220168376A - 밀폐밸브

Info

Publication number: KR20220168376A
Application number: KR1020210078028A
Authority: KR
Inventors: 류부열; 전현도; 김탁군
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2021-06-16
Filing date: 2021-06-16
Publication date: 2022-12-23
Also published as: US20220403802A1; CN115478961A; US11614055B2

Abstract

본 발명은 밀폐밸브에 관한 것으로서, 특히, 플러그인 하이브리드 전기차를 위한 밀폐형 연료시스템을 위한 밀폐밸브에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 밀폐밸브는, 제1 통로 및 상기 제1 통로와 상이한 제2 통로를 포함하는 하우징; 상기 제1 통로 및 제2 통로 사이의 유체 흐름을 차단가능하게 상기 하우징 내에 배치되는 밸브를 포함하는 주 밸브 조립체; 상기 하우징 내 배치되고, 상기 밸브를 개방하도록 구성되는 해제요소 및 상기 밸브를 폐쇄하도록 구성되는 잠금요소를 포함하는 록킹 조립체; 상기 하우징 내에 배치되고 상기 록킹 조립체를 작동시키도록 구성되는 보빈 조립체로서, 코일; 상기 코일의 내측에 배치되고, 내부에 공간을 포함하는 코어 - 상기 공간은 폐 단부 및 개방 단부를 포함함; 상기 코일에 의해 발생되는 전자기력에 의해 상기 공간에서 이동하고, 개방 단부 측에서 상기 록킹 조립체와 접촉하도록 구성되는 플런저;를 포함하는 보빈 조립체;를 포함하고, 상기 플런저는 공간에서 상기 폐 단부에서 개방 단부를 향해 이동 시 직선운동하고, 상기 개방 단부에서 폐 단부를 향해 이동 시 미리 설정된 각도만큼 회전하도록 구성되어 상기 록킹 조립체의 잠금요소 및 해제요소 중 어느 하나를 선택적으로 가압하도록 구성된다.

Description

밀폐밸브{ISOLATION VALVE}

본 발명은 밀폐밸브에 관한 것으로서, 특히, 플러그인 하이브리드 전기차를 위한 밀폐형 연료시스템을 위한 밀폐밸브에 관한 것이다.

하이브리드 전기차는 일반적인 하이브리드 전기차(Hybrid Electric Vehicle, HEV)와 플러그인 하이브리드 전기차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함한다. 플러그인 하이브리드 전기차(PHEV)는 외부에서 전기를 공급받아 배터리를 충전하고 상기 배터리로부터의 전기에너지를 차량의 구동에 사용한다는 점에서 하이브리드 전기차(HEV)와는 명확하게 구별될 수 있다. 또한, 플러그인 하이브리드 전기차(PHEV)는 차량 내부에서 엔진을 이용하여 배터리를 충전하는 시스템을 가지고 있으므로 배터리 전기차(Battery Electric Vehicle, BEV)와도 명확하게 구별된다.

플러그인 하이브리드 전기차(PHEV)는 전기차로서의 특징을 가지고 있지만 엔진을 포함하기 때문에 연료탱크에서 발생되는 증발가스의 배출을 억제할 수 있어야 한다.

도 1에는 차량의 연료시스템(30)이 개괄적으로 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 엔진(31)에 사용되는 가솔린은 휘발성을 가지므로 연료탱크(32) 내에 저장된 상태에서 기화되어 증발가스가 된다. 이렇게 발생된 증발가스는 엔진 정지 시 캐니스터(33)로 유동하고, 캐니스터(33)로 유입된 증발가스는 활성탄 등에 의해 흡착되어 캐니스터(33)에 포집된다. 포집된 증발가스는, 엔진(31)이 작동하는 적절한 시점에 퍼지밸브(34)가 개방되면 엔진(31)의 흡기 부압을 이용하여 엔진(31) 내로 혼입되어 재연소된다. 이처럼 증발가스를 엔진(31)으로 공급하는 동작은 퍼지(purge)라고 일컬어진다.

특히, 플러그인 하이브리드 전기차(PHEV)의 경우 엔진 구동 대비 전기모터의 구동 비율이 높아 엔진 퍼지 횟수가 줄어들고 있다. 즉, 엔진이 구동되지 않고 모터만 구동되는 전기차 모드인 EV(Electric Vehicle) 모드에서는 퍼지가 불가능하다. 이로 인하여 캐니스터는, 특히, 주차 중 포집 한계를 초과하게 되고, 이로 인하여 증발가스가 대기 중으로 방출될 수 있다.

따라서, 플러그인 하이브리드 전기차(PHEV)의 주차 중에 증발가스가 대기 중으로 방출되지 않게 하기 위한 적절한 조치가 필요하다.

등록특허공보 제10-1181065호 (등록일자: 2012.09.03)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,

우수한 밀폐 성능을 제공하는 밀폐밸브를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 전력 소비를 감소시킬 수 있는 밀폐밸브를 제공하고자 한다.

본 발명은 전력 소비 없이 닫힘 또는 열림 상태를 유지할 수 있는 구조를 포함하는 밀폐밸브를 제공하고자 한다.

본 발명은 밀폐밸브 개방 시 급격한 압력 변화로 인해 발생하는 문제를 해결할 수 있는 밀폐밸브를 제안하고자 한다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자(이하 '통상의 기술자')에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하고, 후술하는 본 발명의 특징적인 기능을 수행하기 위한, 본 발명의 특징은 다음과 같다.

본 발명의 실시예에 따른 밀폐밸브는, 제1 통로 및 상기 제1 통로와 상이한 제2 통로를 포함하는 하우징; 상기 제1 통로 및 제2 통로 사이의 유체 흐름을 차단가능하게 상기 하우징 내에 배치되는 밸브를 포함하는 주 밸브 조립체; 상기 하우징 내 배치되고, 상기 밸브를 개방하도록 구성되는 해제요소 및 상기 밸브를 폐쇄하도록 구성되는 잠금요소를 포함하는 록킹 조립체; 상기 하우징 내에 배치되고 상기 록킹 조립체를 작동시키도록 구성되는 보빈 조립체로서, 코일; 상기 코일의 내측에 배치되고, 내부에 공간을 포함하는 코어 - 상기 공간은 폐 단부 및 개방 단부를 포함함; 상기 코일에 의해 발생되는 전자기력에 의해 상기 공간에서 이동하고, 개방 단부 측에서 상기 록킹 조립체와 접촉하도록 구성되는 플런저;를 포함하는 보빈 조립체;를 포함하고, 상기 플런저는 공간에서 상기 폐 단부에서 개방 단부를 향해 이동 시 직선운동하고, 상기 개방 단부에서 폐 단부를 향해 이동 시 미리 설정된 각도만큼 회전하도록 구성되어 상기 록킹 조립체의 잠금요소 및 해제요소 중 어느 하나를 선택적으로 가압하도록 구성된다.

본 발명에 따르면, 우수한 밀폐 성능을 갖는 밀폐밸브가 제공된다.

본 발명에 따르면, 전력 소비를 현저히 줄일 수 있는 밀폐밸브가 제공된다.

본 발명에 따른 밀폐밸브는 전력의 소비 없이 밀폐밸브의 닫힘 또는 열림 상태를 지속적으로 유지할 수 있다.

본 발명에 따르면, 밀폐밸브의 개방 시 급격한 압력 변화로 인해 야기되는 문제점들을 해결할 수 있는 밀폐밸브가 제공된다.

본 발명의 효과는 전술한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 인식될 수 있을 것이다.

도 1은 차량의 예시적인 연료시스템을 도시하고,
도 2는 플러그인 하이브리드 차량의 연료시스템을 도시하고,
도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 밀폐밸브의 사시도를 도시하고,
도 4는 도 3의 정면도이고,
도 5는 도 3의 선 A-A'에 따른 단면도를 도시하고,
도 6은 도 3의 평면도이고,
도 7은 도 6의 선 B-B'에 따른 단면도를 도시하고,
도 8a 내지 8c는 도 7의 부분확대도로서, 도 8a는 연료탱크 내부 압력이 정상일 때 릴리프 밸브의 상태를, 도 8b는 연료탱크 내부 압력이 과압상태일 때 릴리프 밸브 중 정압밸브의 개방을, 도 8c는 연료탱크 내부 압력이 과부압상태일 때 릴리프 밸브 중 부압밸브의 개방을 도시하고,
도 9a는 본 발명의 실시예에 따른 보빈 조립체의 길이방향 단면도를 도시하고,
도 9b는 도 9a의 점선 박스의 확대도이고,
도 9c는 본 발명의 실시예에 따른 플런저의 사시도이고,
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 플런저의 가이드 홈의 깊이를 도식적으로 도시하고,
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 록킹 조립체의 분해사시도이고,
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 보빈 조립체, 록킹 조립체 및 주 밸브 조립체의 결합관계를 도시하고,
도 13a 및 13c는 본 발명의 실시예에 따른 플런저의 하향 작동을 도시하고,
도 13b는 도 13a의 선 C-C'에 따른 단면도이고,
도 13d는 도 13c의 선 D-D'에 따른 단면도이고,
도 13e는 본 발명의 실시예에 따른 플런저의 상향 작동을 도시하고,
도 14a 내지 14c는 밀폐밸브의 개방을 위하여 본 발명의 실시예에 따른 플런저의 하향 작동 시 플런저가 록킹 조립체 및 주 밸브 조립체와 연동하여 작동하는 모습을 보여주기 위한 것이고,
도 15a는 본 발명의 실시예에 따른 록킹 조립체의 해제요소 누름 시의 상태를 도시하고,
도 15b는 본 발명의 실시예에 따른 록킹 조립체의 해제요소의 누름이 완료되어 래치가 슬롯으로부터 이탈한 상태를 도시하고,
도 16a 내지 16c는 밀폐밸브의 폐쇄를 위하여 본 발명의 실시형태에 따른 플런저의 하향 작동 시 플런저가 록킹 조립체 및 주 밸브 조립체와 연동하여 작동하는 모습을 도시하고,
도 17a 내지 17f는 본 발명의 실시형태에 따른 밀폐밸브의 개방 동작과정을 도시하고,
도 18a 내지 18d는 본 발명의 실시형태에 따른 밀폐밸브의 폐쇄 동작과정을 도시하고,
도 19는 기존기술과 본 발명에 따른 밀폐밸브의 전원 입력에 따른 밀폐밸브의 개폐상태를 도시하고,
도 20은 본 발명에 따른 밀폐밸브의 개방 시 시간의 흐름에 따른 압력 변화를 도시한다.

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 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

한편, 본 발명에서 제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소들과 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.

어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다거나 "접속되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 또는 "직접 접촉되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 인접하는"과 "~에 직접 인접하는"등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.

명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급되지 않는 한 복수형도 포함된다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

전술한 바와 같이, 플러그인 하이브리드 전기차(PHEV)는 엔진의 구동률이 높지 않으므로 엔진의 구동을 통해 캐니스터에 포집된 증발가스를 제거하는 것이 어렵다. 따라서, 증발가스가 대기 중으로 방출되는 것을 방지하기 위하여, 플러그인 하이브리드 전기차(PHEV)에는 연료탱크의 강성을 보강하여 증발가스를 연료탱크 내에 밀폐시키는 밀폐형 연료시스템이 적용되고 있다.

도 2에는 플러그인 하이브리드 전기차(PHEV)의 예시적인 또는 본 발명에 따른 밀폐밸브(1)가 적용될 수 있는 밀폐형 연료시스템(10)이 도시되어 있다. 도 2를 참조하면, 밀폐밸브(1)는 연료탱크(11)와 캐니스터(12) 사이에 설치되고, 항시 닫힘 상태로 유지된다. 플러그인 하이브리드 전기차(PHEV)에서는 엔진(13)의 퍼지 횟수가 극히 적으므로 EV 주행 중 및 주차 중에 발생하는 증발가스는 연료탱크(11) 내에 밀폐되어 보관된다. 그리고 밀폐밸브(1)의 작동은 엔진제어유닛에 의해 제어된다. 또한, 캐니스터(12)와 퍼지밸브(14) 사이에는 리크(leak)의 진단을 위한 리크진단장치(15)가 구비된다.

밀폐형 연료시스템(10)은 연료탱크(11) 내 증발가스가 캐니스터(12)로 유입되지 않도록 연료탱크(11)의 후단에 밀폐밸브(1)를 추가하여 가압하는 시스템이다. 따라서, 연료탱크(11)의 압력 증대로 주유 시 연료 비산의 위험이 있기 때문에 주유 시 특별한 제어가 필요하다.

주유 요청이 있으면 엔진제어유닛은 연료탱크(11)의 압력을 해소하기 위하여 밀폐밸브(1)를 개방한다. 엔진제어유닛은 연료탱크(11)에 구비되는 압력센서(16)로부터의 측정치에 기초하여 연료탱크(11)의 압력 해소 여부를 판단하고, 압력이 해소된 뒤에야 주유를 가능하게 한다. 밀폐밸브(1)에 요구되는 특징은 아래와 같이 몇 가지를 포함한다.

먼저, 밀폐밸브는 연료탱크에 밀폐계를 형성하고 압력 해소를 원활하게 할 수 있어야 한다.

주유 중 밀폐밸브를 개방할 때에는 상시 전원 인가가 필요하다. 대략 0.7 내지 1A(ampere)의 전류가 상시 소모되며, 최대 약 20분간만 공급될 수 있다. 밀폐밸브에 인가되는 전력은 차량의 보조배터리(12V 배터리)로부터 공급되는데, 이로 인하여 보조배터리의 방전 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 전력 소모를 줄일 수 있는 밀폐밸브의 구조가 요구된다.

또한, 전원 인가 시 밀폐밸브의 발열이 심하다. 솔레노이드인 밀폐밸브의 특성상 아마추어의 작동이 단발성이므로 상태 유지 시 코일의 발열량이 크다. 이에 따라 밀폐밸브에 장시간 전원이 인가되는 경우, 발열에 의해 밀폐밸브의 케이스가 녹거나 화재의 우려도 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 밀폐밸브의 열림 위치 유지를 위해 지속적인 전원 인가가 요구되지 않는 구조를 포함하는 밀폐밸브를 제공한다. 특히, 밀폐밸브에 짧은 시간의 전원 인가를 통해 전력 공급이 해제된 뒤에도 열림 상태를 유지할 수 있도록 한다. 본 발명은 밀폐밸브가 열림상태에서 닫힘상태로 또는 닫힘상태에서 열림상태로 상태 전환 시 밀폐밸브의 플런저가 일정 각도 회전하도록 구성되어 선택적으로 밀폐밸브를 열림과 닫힘 위치 사이를 전환시킬 수 있다. 이하에서는 지속적인 전원 공급을 필요없게 하는 본 발명의 실시형태에 따른 밀폐밸브에 관하여 상술하기로 한다.

도 3 내지 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시형태에 따른 밀폐밸브(1)는 솔레노이드 밸브 및 릴리프 밸브를 포함한다. 솔레노이드 밸브는 주 밸브 조립체(200) 및 보빈 조립체(300)를 포함하고, 릴리프 밸브는 릴리프 밸브 조립체(400)를 포함한다. 본 발명에 따른 밀폐밸브(1)는 록킹 조립체(500)를 더 포함한다.

주 밸브 조립체(200), 보빈 조립체(300), 릴리프 밸브 조립체(400) 및 록킹 조립체(500)는 하우징(100) 내에 수용된다. 본 발명의 구현예에 따르면, 하우징(100)은 하부 하우징(110) 및 상부 하우징(120)을 포함할 수 있다. 본 명세서에서는 하우징(100)을 상부 하우징(120) 및 하부 하우징(110)으로 나누어 설명하나, 이들은 하나의 하우징 또는 둘 이상의 하우징으로 구성될 수도 있다.

하부 하우징(110)에는 주 밸브 조립체(200)가 설치되고, 연료탱크 측 통로(111) 및 캐니스터 측 통로(112)를 포함한다. 연료탱크 측 통로(111)는 연료탱크(11)와 연결되고, 캐니스터 측 통로(112)는 캐니스터(12)와 연결된다. 주 밸브 조립체(200)의 위치에 의해 연료탱크 측 통로(111) 및 캐니스터 측 통로(112)는 서로 유체연통 또는 유체 흐름이 차단되도록 구성된다.

하부 하우징(110)에는 또한, 릴리프 밸브 조립체(400)가 장착된다. 릴리프 밸브 조립체(400)는 주 밸브 조립체(200)가 닫힌 위치일 때 연료탱크(11) 내의 과압 또는 과부압을 해소하는 역할을 한다. 이를 위하여 본 발명의 구현예에 따르면, 하부 하우징(110)의 일 측에는 챔버(113)가 마련되고, 릴리프 밸브 조립체(400)는 챔버(113) 내에 수용된다. 챔버(113)는, 또한, 하부 하우징(110) 내지는 챔버(113)의 외부와 연통가능하게 구성된다. 비제한적인 예로서, 챔버(113)는 하나 이상의 배기홀(114)을 포함할 수 있다. 배기홀(114)은 챔버(113)의 내부와 외부를 연통시키도록 하부 하우징(110)에 마련된다.

또한, 챔버(113)는 연료탱크 측 통로(111)와 선택적으로 유체연통가능하게 구성된다. 본 발명의 구현예에 따르면, 하부 하우징(110)은 챔버(113)와 연료탱크 측 통로(111)를 연통시키는 유로(115)를 포함한다. 유로(115)는 릴리프 밸브 조립체(400)의 작동에 의해 선택적으로 개방 또는 폐쇄가능하게 구성된다. 본 발명의 구현예에 따르면, 릴리프 밸브 조립체(400)는 정압밸브(410) 및 부압밸브(420)를 포함한다.

도 8a 내지 8c를 참조하면, 정압밸브(410)는 챔버(113) 내에 수용된다. 연료탱크(11)의 압력이 정상 범위 내에 있을 때에는 정압밸브(410)는 폐쇄 위치에 배치되어 챔버(113) 내와 유로(115) 사이의 흐름을 차단한다. 정압밸브(410)의 폐쇄 위치에서는 정압밸브(410)가 유로(115)를 봉쇄한다(도 8a의 상태). 예를 들어, 상기 정상 범위는 -10킬로파스칼(kPa) 내지 28kPa일 수 있다. 즉, 연료탱크(11)의 압력이 정상 범위 내에 있을 때에는 정압밸브(410)는 폐쇄 위치에 배치된다.

연료탱크(11)에 과압이 형성되면 정압밸브(410)는 개방 위치로 이동한다. 앞의 예시에서, 과압은 28kPa 초과의 압력일 수 있다. 상기 과압에서는 유로(115) 측의 유체의 압력이 정압밸브(410)를 닫힘 상태로 유지시키는 정압밸브 스프링의 복원력을 능가함으로써 정압밸브(410)가 열리게 된다. 정압밸브(410)의 개방 위치에서는 정압밸브(410)가 유로(115)의 입구로부터 이격되어 유체 흐름의 통로를 형성한다. 즉, 연료탱크(11)로부터의 가스가 유로(115)를 통해 챔버(113) 내로 유입되면서 배기홀(114)을 통해 배출된다(도 8b의 상태). 이로써 연료탱크(11)의 과압은 해소될 수 있다.

연료탱크(11) 내 과부압이 형성되면 배기홀(114)을 통해 공기를 하우징(100) 내부로 유입시켜 과부압을 해소할 수 있다. 정압밸브(410) 내측에는 부압밸브(420)가 장착되고, 부압밸브(420)는 정압밸브(410) 내에서 이동하면서 챔버(113) 내지는 배기홀(114)을 통한 하부 하우징(110)의 외부, 정압밸브(410)의 내측 그리고 유로(115)를 연통시킬 수 있도록 장착된다. 부압밸브(420)의 폐쇄 위치에서는 배기홀(114), 정압밸브(410)의 내측 및 유로(115) 사이의 흐름이 차단된다. 특히, 부압밸브(420)는 정압밸브(410) 내측과 배기홀(114) 사이의 흐름을 차단하도록 배치된다. 부압밸브(420)의 개방 위치에서는 배기홀(114), 정압밸브(410)의 내측 및 유로(115) 사이가 연통되면서 연료탱크(11) 내 과부압을 해소할 수 있다. 구체적으로, 연료탱크(11) 내 과부압, 예를 들어, -10kPa 미만이 형성되면 부압밸브(420)를 정압밸브(410)에 밀착시키는 부압밸브 스프링이 압축되면서 정압밸브(420) 내로 공기가 유동한다. 부압밸브(420)는 배기홀(114)과 정압밸브(410) 내부를 연통시키면서 궁극적으로 유로(115)를 통해 공기가 흘러들어가도록 구성한다(도 8c의 상태).

도 5를 재참조하면, 주 밸브 조립체(200)의 상부에는 보빈 조립체(300)가 배치된다. 상부 하우징(120)은 보빈 조립체(300)를 덮으면서 하부 하우징(110)에 결합된다.

보빈 조립체(300)는 코어(310), 요크(320), 보빈(330) 및 코일(340)을 포함한다. 코어(310)는 요크(320)에 의해 상부 하우징(120) 내에 고정된다. 코어(310)는 보빈(330)에 삽입되고, 보빈(330)에는 코일(340)이 권선된다.

도 9a를 참조하면, 코어(310)의 내부에는 공간(312)이 마련된다. 공간(312)에는 플런저(350) 및 리턴 스프링(360)이 배치된다. 공간(312) 내에서 리턴 스프링(360)은 플런저(350)를 지지하도록 배치되고, 플런저(350)는 공간(312) 내에서 이동가능하게 구성된다. 플런저(350)는 자성을 띤 재료로 구성된다. 따라서, 코일(340)에 전류가 공급되면 플런저(350)는 공간(312) 내에서 이동하게 구성될 수 있다. 플런저(350)의 상부에는 고무재질의 댐핑요소(352)가 장착된다. 댐핑요소(352)는 플런저(350)의 이동 시 코어(310)에 부딪힐 때 충격력을 흡수하고, 플런저(350)를 보호한다.

도 9b를 참조하면, 플런저(350)는 공간(312) 내에서 이동하면서 회전운동 가능하게 구성된다. 이를 위하여 본 발명의 구현예에 따르면, 코어(310)에는 한 쌍의 측벽 홀(314)이 형성된다. 측벽 홀(314)은 코어(310)에서 마주보도록 구성된다. 측벽 홀(314) 내에는 가이드 핀(370) 및 가이드핀 스프링(380)이 배치된다. 가이드 핀(370)은 측벽 홀(314)에서 측벽 홀(314)과 나란한 방향, 즉, 좌우방향으로 이동가능하게 형성된다. 가이드핀 스프링(380)은 가이드 핀(370)이 측벽 홀(314)의 외측으로 이동할 때 압축되고, 가이드 핀(370)이 측벽 홀(314)의 내측으로 이동할 때 복원된다.

한편, 도 9c에 도시된 바와 같이, 플런저(350)는 외주면에 미리 설정된 경로를 가지는 가이드 홈(354)을 포함한다. 가이드 핀(370)은 가이드 홈(354) 상에서 가이드 홈(354)의 경로를 따라 이동하도록 구성된다. 따라서, 가이드 홈(354)의 경로를 따라 가이드 핀(370)이 이동하면서 플런저(350)는 직선운동 및 회전운동할 수 있다. 본 발명의 구현예에 따르면, 경로는 수직경로(1354) 및 경사경로(2354)를 포함한다.

수직경로(1354)는 플런저(350)의 축방향과 실질적으로 나란한 방향으로 형성된다. 따라서, 가이드 핀(370)이 수직경로(1354)를 따라 상승하면 플런저(350)는 공간(312) 내에서 하강하게 된다. 수직경로(1354)는 한 쌍이 형성될 수 있고, 한 쌍의 수직경로(1354a, 1354b)는 플런저(350)의 축방향 중심선에 대하여 대칭되는 위치에 마련된다. 즉, 각 수직경로(1354a, 1354b)는 서로에 대하여 180° 회전된 위치에 마련된다.

경사경로(2354)는 플런저(350)의 외주면에 비스듬하게, 경사지게 형성된다. 경사경로(2354)는 수직경로(1354)로부터 연장하고, 한 쌍의 수직경로(1354a, 1354b)를 연결하도록 구성된다. 예를 들어, 경사경로(2354)는 한 쌍의 수직경로(1354a, 1354b) 중 어느 하나인 제1 수직경로(1354a)의 최상점으로부터 한 쌍의 수직경로(1354a, 1354b) 중 다른 하나인 제2 수직경로(1354b)의 최하점을 연결함으로써 비스듬하게 형성될 수 있다. 수직경로(1354)와 마찬가지로 한 쌍의 경사경로(2354a, 2354b)가 구비될 수 있다. 한 쌍의 경사경로(2354a, 2354b)는 플런저(350)의 축 중심에 대하여 회전대칭하게 형성된다.

도 10에 도시된 바와 같이, 가이드 홈(354)은 경로에서 각 위치마다 깊이가 다르게 형성될 수 있다. 이와 같은 깊이의 변화는 플런저(350)가 하강운동할 때는 선형운동만 가능하게 하고, 플런저(350)가 상승운동할 때는 선형운동과 회전운동을 함께 할 수 있게 한다. 수직경로(1354)에서는 플런저(350)의 상방으로 갈수록 가이드 홈(354)의 깊이가 작아지도록 구성되고, 수직경로(1354)의 최상점 및 최하점에서는 다른 지점들보다 더 깊은 깊이를 갖도록 구성된다.

경사경로(2354)도 최상점에서 최하점으로 갈수록 깊이가 작아지다가 최하점에 이르게 되면 가이드 홈(354)의 깊이가 커지도록 구성된다. 즉, 수직경로(1354)와 경사경로(2354)가 만나는 지점은 다른 지점보다 가이드 홈(354)의 깊이가 더 크게 형성되므로 가이드 핀(370)의 경로 전환 시 다른 방향으로 진행하는, 즉, 이전 경로로 복귀하는 오작동을 막을 수 있다. 가이드 홈(354)의 깊이의 차이에 의해 가이드핀 스프링(380)의 압축과 신장이 이루어진다.

플런저(350)는 접촉부(356)를 포함한다. 접촉부(356)는 플런저(350)의 하부에서 하방으로 돌출한다. 접촉부(356)는 주 밸브 조립체(200)를 직접적으로 작동시키는 록킹 조립체(500)를 작동시킨다. 본 발명의 구현예에 따르면, 접촉부(356)는 플런저(350)의 하부 둘레 중 미리 설정된 둘레 길이만큼 돌출한다. 예를 들어, 접촉부(356)는 플런저(350)의 하부면 둘레방향으로 180도 이내의 범위의 길이를 갖도록 구성될 수 있다. 접촉부(356)가 플런저(350)의 하부면에서 일 측에만 형성되어 플런저(350)가 180도 회전하여 록킹 조립체(500)의 일 측과 타 측을 번갈아 누를 수 있게 구성된다.

도 11 및 12에 도시된 바와 같이, 록킹 조립체(500)는 플런저(350) 및 주 밸브 조립체(200) 사이에 배치된다. 본 발명의 구현예에 따르면, 록킹 조립체(500)는 홀더(510), 래치(520), 잠금요소(530) 및 해제요소(540)를 포함한다. 록킹 조립체(500)는 리턴 스프링(360)을 지지하면서 코어(310)의 공간(312) 내 일부를 차지하도록 배치될 수 있다.

특히, 홀더(510)는 리턴 스프링(360)을 지지할 수 있다. 예를 들어, 홀더(510)의 상측 둘레가 리턴 스프링(360)을 직접적으로 지지하도록 구성될 수 있다. 이를 위하여 본 발명의 구현예에 따르면, 홀더(510)는 외주면으로부터 둘레를 따라 반경방향 외측으로 연장하는 플랜지부(512)를 포함한다. 리턴 스프링(360)은 플랜지부(512) 상에 지지될 수 있다. 또한, 플랜지부(512)는 홀더(510)를 코어(310)의 내벽에 고정시킨다. 홀더(510)는, 또한, 해제요소(540), 잠금요소(530) 및 래치(520)를 작동가능하게 지지한다.

홀더(510)는 전체적으로 튜브 형상으로 마련되어 홀더(510)의 내측에는 래치(520)가 수용된다. 래치(520)의 상단부는 일정 각도, 예를 들어, 대략 직각으로 벤딩된 접힘부(522)를 포함한다. 접힘부(522)는 외력에 의해 접힘 각도가 변화될 수 있다. 이를 위하여 본 발명의 구현예에 따르면, 접힘부(522)는 대략 수직방향으로 관통하는 삽입부(524)를 포함하고, 홀더(510)는 외주면에 홀더(510)의 내측과 외측을 연통시키는 슬롯(514)을 포함한다. 슬롯(514)에는 접힘부(522)의 벤딩 각도 변화에 따라 래치(520)가 삽입 또는 이탈될 수 있다. 접힘부(522)의 각도가 변화되지 않은 경우, 즉, 접힘부(522)가 수평방향과 대략 평행한 0도를 유지하는 경우 접힘부(522)는 슬롯(514) 내에 삽입된다. 접힘부(522)의 각도가 변화되는 경우, 예를 들어, 접힘부(522)의 각도가 수평방향과 이루는 각도가 대략 0도에서 벗어나는 경우 또는 접힘부(522)가 접히는 경우 슬롯(514)에 삽입된 접힘부(522)는 슬롯(514)으로부터 점진적으로 이탈하게 된다.

래치(520)의 상부에는 잠금요소(530)가 배치된다. 잠금요소(530)의 일부는 홀더(510) 내에 수용되어 홀더(510)에 의해 지지되고, 잠금요소(530)의 다른 일부는 홀더(510) 외측으로 돌출한다. 잠금요소(530)는, 특히, 접힘부(522) 상에 지지된다. 잠금요소(530)의 일 측은 잠금버튼부(532)를 포함하고, 잠금버튼부(532)는 잠금요소(530)의 타 측보다 더 홀더(510)의 외측으로 돌출한다. 따라서, 후술할 바와 같이 잠금버튼부(532)는 접촉부(354)와 접촉될 수 있는 위치에 놓일 수 있다.

잠금요소(530)의 내측에는 해제요소(540)가 삽입된다. 해제요소(540)의 일부는 홀더(510) 내측에 수용되고, 해제요소(540)의 다른 일부는 홀더(510) 외측으로 돌출한다. 해제요소(540)의 일 측은 해제버튼부(542)를 포함하며, 해제버튼부(542)는 홀더(510)보다 홀더(510)의 외측으로 더 돌출한 해제요소(540)의 하나의 부분을 말한다. 따라서, 해제버튼부(542)도, 잠금버튼부(532)와 마찬가지로, 선택적으로 접촉부(356)와 접촉될 수 있는 위치에 놓일 수 있다.

해제요소(540)는 끼움돌기(544)를 포함한다. 끼움돌기(544)는 해제요소(540)의 하부에 형성되고, 홀더(510)의 내측에 위치한다. 끼움돌기(544)는 테이퍼진 형상으로 구성될 수 있다. 끼움돌기(544)는 삽입부(524)에 삽입가능하게 형성된다.

도 5를 재참조하면, 록킹 조립체(500)는 주 밸브 조립체(200)에 의하여 지지된다. 주 밸브 조립체(200)는 연료탱크 측 통로(111)와 캐니스터 측 통로(112) 사이의 흐름을 차단하되, 필요에 따라 연통시킬 수 있게 구성된다. 주 밸브 조립체(200)는 구동판(210), 구동스프링(220), 밸브(230), 패킹부재(240) 및 밸브스프링(250)을 포함할 수 있다.

주 밸브 조립체(200), 특히, 구동판(210)은 록킹 조립체(500)를 지지한다. 본 발명의 구현예에 따르면, 홀더(510)는 구동판(210) 상에 지지되고 래치(520)는 구동판(210)에 결합될 수 있다. 따라서, 구동판(210)은 록킹 조립체(500)와 함께 이동하도록 구성된다.

구동판(210)은 상부 하우징(120) 측과 하부 하우징(110)을 나누는 기준이 될 수 있다. 즉, 구동판(210)의 상측에는 보빈 조립체(300) 및 록킹 조립체(500)가 구비되고, 구동판(210)의 하측으로는 주 밸브 조립체(200)가 배치된다. 구동판(210)의 둘레에는 다이아프램(212)이 연결되고, 다이어프램(212)의 타 측은 코어(310)를 안착한다. 다이아프램(212)은 코어(310) 내로 이물질이 유입되는 것을 방지한다.

구동판(210)은 벤트홀(214)을 포함한다. 벤트홀(214)은 구동판(210)의 상측, 즉, 보빈 조립체(300) 측과 구동판(210) 하측 내지는 구동판(210)과 밸브(230) 사이의 공간을 유체연통시키도록 구성된다.

한편, 구동판(210)에는 메쉬필터(216)가 장착된다. 벤트홀(214)을 통과한 보빈 조립체(300) 또는 코어(310) 측 공기는 메쉬필터(216)를 통해 여과되어 외부로 배출되도록 구성된다.

구동판(210)은 구동판(210)의 하부에 배치되는 구동 스프링(240)에 의해 지지된다. 구동 스프링(240)은 록킹 조립체(500)가 상승할 때 신장되어 구동판(210) 및 록킹 조립체(500)가 상승할 수 있는 힘을 제공한다.

구동판(210) 및 구동스프링(220)의 하부에는 밸브(230)가 배치된다. 구동판(210)에 외력, 예를 들어, 상향 힘이 가해지면 밸브(230)는 구동판(210)으로부터 분리될 수 있다.

구동판(210)과 밸브(230)가 서로 분리되면 구동판(210)과 밸브(230) 사이가 유체 연통하게 형성된다. 이를 위하여 본 발명의 구현예에 따르면, 밸브(230)는 축방향으로 형성되는 오리피스(232)를 포함한다. 오리피스(232)는 구동판(210)과 접촉가능하게 배치되고, 구동판(210)이 오리피스(232)로부터 떨어지면 구동판(210)과 밸브(230) 내측으로 통기가 가능하다.

또한, 본 발명의 구현예에 따르면, 구동판(210)과 오리피스(232) 사이에는 양 자의 사이에 기밀을 유지하게 하는 패킹부재(240)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 패킹부재(240)는 구동판(210)에 일체화되는 기밀을 유지하게 하는 소재로 구성되는 기밀면일 수 있다.

밸브(230)는 하부 하우징(110)에서 연료탱크 측 통로(111)와 캐니스터 측 통로(112) 사이의 흐름을 차단하는 위치에 마련된다. 본 발명의 구현예에 따르면, 연료탱크 측 통로(111)는 캐니스터 측 통로(112)보다 상부에 형성되고, 양 자 사이에 형성되는 단차 부위를 폐쇄하도록 배치된다. 하부 하우징(110) 내에는 밸브(230)가 안착되는 밸브 안착부(116)가 마련될 수 있다. 밸브 안착부(116)에 밸브(230)가 안착되면 연료탱크 측 통로(111)와 캐니스터 측 통로(112) 사이의 흐름이 차단된다.

또한, 밸브(230)는 패킹부재(234)를 포함할 수 있다. 패킹부재(234)는 밸브(230)의 하단에 장착되고, 밸브 안착부(116)에 밀착될 수 있게 배치된다. 패킹부재(234)는 밸브(230)와 밸브 안착부(116) 사이의 기밀을 유지할 수 있다.

하부 하우징(110) 내 밸브(230)의 하부에는 밸브 스프링(250)이 수용된다. 밸브 스프링(250)은 밸브(230)에 상향력을 제공한다.

계속해서 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 밀폐밸브(1)는 차량의 보조배터리 등 에너지저장부(600)로부터 전력을 공급받을 수 있다. 특히, 제어기(700)는 필요한 시점에 에너지저장부(600)로부터 코일(340)에 전류가 공급되도록 한다. 공급된 전류에 의해 발생되는 자기장에 의해 코어(310) 및 플런저(350))는 자화되고, 플런저(350)는 공간(312)을 따라 하강하게 된다.

이하에서는 도 13a 내지 13e 및 도 14a 내지 14c를 참조하여 플런저(350)의 운동과 함께 동작하는 록킹 조립체(500)의 작동에 관하여 설명하기로 한다.

도 13a에 도시된 바와 같이, 폐쇄 위치의 밀폐밸브(1)는 코어(310) 내 공간(312)의 상단에 위치한다. 이때 에너지저장부(600)로부터 밀폐밸브(1)에 전력이 공급되면 플런저(350)는 하강하기 시작한다. 플런저(350)가 하강하면 가이드 핀(370)은 수직경로(1354)를 따라 상향이동한다.

도 13b에 도시된 바와 같이, 플런저(350)의 하향이동 시, 가이드 핀(370)은 수직경로(1354)의 최저점으로부터 수직경로(1354)의 최고점을 향해 이동한다. 수직경로(1354)에 형성되는 경사에 의해 수직경로(1354)에서 최저점으로부터 최고점으로 갈수록 전체적으로 가이드 홈(354)의 깊이가 작아진다. 이와 같은 깊이의 변화는, 전술한 바와 같이, 가이드 핀(370)과 가이드핀 스프링(380)에 의해 흡수될 수 있다.

도 13c 및 13d와 같이, 가이드 핀(370)이 수직경로(1354)를 따라 이동을 완료하면 가이드 핀(370)은 수직경로(1354)의 최고점에 다다른다. 최고점에는 가이드 홈(354)의 깊이가 깊게 형성되어 가이드 핀(370)은 이전에 이동해온 수직경로(1354)로 가지 못하고 경사경로(2354)를 따라 이동하게 된다.

도 14a 내지 14c 및 도 15a 내지 15b를 참조하면, 플런저(350)가 하강하면 록킹 조립체(500)를 작동시킨다. 특히, 도 13a의 밀폐밸브(1)의 폐쇄 위치에서 하강한 플런저(350)는 록킹 조립체(500)의 해제요소(540)를 가압함으로써, 밀폐밸브(1)를 열림 위치로 전환한다. 구체적으로 살펴보면, 플런저(350)가 하향이동하여 리턴 스프링(360)을 압축하고, 접촉부(356)가 해제요소(540)의 해제버튼부(542)를 가압하기 시작한다(도 14a). 접촉부(356)에 의해 해제버튼부(542)가 계속 가압되면서 끼움돌기(544)가 래치(520)의 삽입부(524)로 삽입되기 시작한다(도 14b 및 15a). 끼움돌기(544)가 삽입부(524)에 삽입되면서 래치(520)를 홀더(510)의 내측으로 잡아당기게 된다. 이로 인해 슬롯(514)에 삽입되어 있던 접힘부(522)는 벤딩 각도가 변화하면서 슬롯(514)으로부터 완전히 이탈하게 된다(도 14c 및 15b). 슬롯(514)에서 래치(520)가 이탈하면서 래치(520)의 하부에 결합되는 구동판(210)은 그 하부의 구동스프링(220)의 복원력에 의해 상승하게 되고, 구동판(210)에 결합되어 있는 록킹 조립체(500)도 상승하게 된다.

도 13e와 같이, 위와 같이 밀폐밸브(1)가 열린 상태에서 전원이 해제되고, 플런저(350)는 공간(312) 내에서 상승운동을 하여 원위치로 복귀한다. 가이드 핀(370)은 경사경로(2354)를 따라 안내되고, 플런저(350)는 경사경로(2354)로 안내되는 가이드 핀(370)에 의해, 화살표로 표시된 바와 같이, 회전하게 된다. 이로 인하여, 예를 들어, 도면에서 좌측에 있는 가이드 핀(370)은, 플런저(350)가 하강과 상승을 하는 1회의 왕복운동 시, 제1 수직경로(1354a)에서 제1 경사경로(2354a)를 거쳐 제2 수직경로(1354b) 상으로 이동하게 된다. 한편, 도면에서 우측에 있는 가이드 핀(370)은 플런저(350)의 왕복운동 시 제2 수직경로(1354b)에서 제2 경사경로(2354b)를 거쳐 제1 수직경로(1354a) 상으로 이동하게 된다. 플런저(350)가 왕복운동을 하면 각 가이드 핀(370)은 반대측에 있는 다른 수직경로(1354)로 이동하게 되며, 플런저(350)는 대략 180° 회전한다. 따라서, 플런저(350)가 회전을 완료하고 나면 접촉부(356)가 회전 전 대비 대략 180도 회전한 위치로 오게 된다.

접촉부(356)가 회전된 위치로 오면 밀폐밸브(1)를 폐쇄하기 위하여 록킹 조립체(500)를 작동시킬 수 있다.

도 16a 및 16b와 같이, 에너지저장부(600)에 의해 코일(340)에 전원이 재공급되면 밸브(230)의 폐쇄를 위하여 플런저(350)가 위와 같이 180도 회전한 위치에서 가이드 홈(354)을 따라 하강하게 된다.

도 16c와 같이, 하강한 플런저(350)에 의해 접촉부(356)는 잠금요소(530)의 잠금버튼부(532)를 가압하기 시작한다. 접촉부(356)에 의해 잠금버튼부(532)가 계속 가압되면서 잠금요소(530)는 접혀있던 접힘부(522)를 양 측으로 펼치면서 슬롯(514)에 삽입되게 한다. 동시에 끼움돌기(544)는 래치(520)의 삽입부(524)로부터 이탈하게 된다. 잠금요소(530)는 래치(520)를 가압하게 되고, 래치(520)의 접힘부(522)는 다시 수평방향과 평행한 상태가 되면서 슬롯(514)에 삽입된다. 록킹 조립체(500)의 하강으로 인해 구동판(210)은 다시 하방으로 가압되고, 구동스프링(220)이 압축되며, 밸브(230)는 하강하며 닫히게 된다.

도 17a 내지 17를 참조하여 밀폐밸브(1)의 닫힘상태에서 열림상태로의 전환에 관하여 종합적으로 설명하기로 한다.

도 17a와 같이, 밀폐밸브(1)가 닫힘 상태일때는 연료탱크 측 통로(111)와 캐니스터 측 통로(112)가 서로 밀폐되어 있는 상태이다. 플런저(350)는 코어(310) 내 공간(312)의 상방에 위치하고, 접촉부(356)는 해제요소(540)의 해제버튼부(542)의 상측에 나란히 정렬된다.

도 17b를 참조하면, 코일(340)에 전력이 인가되면 플런저(350)는 공간(312)을 따라 하강운동하게 된다. 이때 접촉부(356)와 해제요소(540)의 해제버튼부(542)는 접촉을 시작하면서 해제요소(540)도 하강하기 시작한다. 록킹 조립체(500)가 가압되면서 다이아프램(212) 상부의 공기는 구동판(210)의 벤트홀(214) 및 구동판(210) 하부의 메쉬필터(216)를 통해 외부로 이동한다.

도 17c와 같이, 해제요소(540)가 점점 하강하면서 끼움돌기(544)가 래치(520)의 삽입부(524)에 삽입된다. 끼움돌기(544)의 삽입에 의해 래치(520)는 내측으로 변형된다.

도 17d와 같이, 끼움돌기(544)가 삽입부(524)에 완전히 삽입되면 래치(520)가 홀더(510)의 내측으로 변형되면서 슬롯(514)에서 완전히 이탈하게 된다. 록킹 조립체(500)를 고정시키고 있던 래치(520)가 슬롯(514)에서 이탈하므로 록킹 조립체(500)는 상승력을 받기 시작한다. 또한 록킹 조립체와 결합되어 있는 구동판(210)도 상승하게 된다. 록킹 조립체(500)와 구동판(210)의 상승은 구동판(210) 하부에 압축되어 있던 구동스프링(220)의 복원력에 의해 촉진된다.

도 17e와 같이, 구동판(210)이 상승하면서 구동판(210)과 밸브(230)는 서로 이격하게 된다. 구동스프링(220)에 의해 구동판(210)이 상부로 이동하면서 구동판(210)과 밸브(230) 사이에 형성되는 통로를 통과하여 오리피스(232)에 의해 연료탱크 측 통로(111) 및 캐니스터 측 통로(112)가 일부가 통기되기 시작한다. 본 발명은 이와 같이 양자의 통기가 점진적으로 이루어지도록 하는 오리피스(232)를 구비함으로써 급격한 압력 해소를 방지할 수 있다.

한편, 해제요소(540)를 가압하여 잠금 해제를 마치면 밀폐밸브(1)에는 전원 공급이 해제된다. 코일(340)에 전원이 해제되면 리턴 스프링(360)에 의해 플런저(350)가 공간(312)을 따라 상승하기 시작한다. 상승하면서 플런저(350)는 가이드 홈(354)의 경사경로(2354)에 의해 회전한다.

도 17f와 같이, 상승을 마친 플런저(350)의 접촉부(356)는 회전으로 인하여 잠금버튼부(532)와 정렬된 위치에 위치한다. 연료탱크(11)의 압력이 밸브 스프링(250)의 힘보다 작아지면 밸브 스프링(250)은 상승하면서 밸브(230)를 상방으로 들어올려 밸브(230)가 완전히 개방된다. 이로 인하여 연료탱크 측 통로(111) 및 캐니스터 측 통로(112)는 통기된다.

도 18a 내지 18e를 참조하여 밀폐밸브(1)의 열림 위치태에서 닫힘 위치로의 전환에 관하여 종합적으로 설명하기로 한다.

도 17f 상태에서 연료탱크(11) 및 캐니스터(12) 사이에 통기가 이루어진 상태가 열림 위치이다. 이때 록킹 조립체(500)의 잠금버튼부(532)의 상부에 접촉부(356)가 정렬되어 있다.

도 18a와 같이, 코일(340)에 전원이 인가되면 플런저(350)가 다시 하부로 이동하고, 플런저(350)는 잠금버튼부(532)와 접촉하기 시작한다. 특히, 플런저(350)의 접촉부(356)는 잠금버튼부(532)를 가압하기 시작한다. 밀폐밸브(1)가 닫힘 위치에서 열림 위치로 변경될 때 플런저(350)가 회전하기 때문에 플런저(350)가 직선으로 하강하면 접촉부(356)는 잠금버튼부(532) 와 닿을 상태에 있기 때문이다. 플런저(350)가 하강하면서 다이아프램(212) 상부의 공기는 화살표로 표시된 바와 같이 벤트홀(214) 및 메쉬필터(216)를 통해 외부로 이동한다.

도 18b와 같이, 접촉부(356)가 계속해서 잠금버튼부(532)를 가압하면서 록킹 조립체(500)를 하방으로 이동시킨다. 따라서, 록킹 조립체(500)와 일체로 형성되는 구동판(210)은 하방으로 이동하게 된다. 구동판(210)의 기밀면 또는 패킹부재(240)는 밸브(230)의 오리피스와 접촉하면서 밸브(230)의 오리피스(232)를 기밀하게 한다. 또한, 접촉부(356)에 의한 잠금요소(530)의 가압에 의해 래치(520)의 삽입부(524)에 삽입되어 있던 끼움돌기(544)는 이탈하기 시작한다.

도 18c와 같이, 플런저(350)가 이동할 수 있는 최하점까지 이동한다. 잠금버튼부(532)가 끝까지 이동하며 래치(520)의 접힘부(522)의 각도가 변화하면서 래치(520)는 슬롯(514)에 삽입된다. 이 과정에서 끼움돌기(544)는 삽입부(524)로부터 이탈하고, 구동판(210)은 밸브(230)를 가압하여 밸브(230)가 완전히 닫히게 된다. 따라서, 밀폐밸브(1)는 열림 위치에서 폐쇄 위치로의 전환을 완료한다.

도 18d와 같이, 밸브(230)가 밸브 안착부(116)에 밀착하여 밸브(230)가 닫히고 나면 제어기(700)는 에너지저장부(600)로부터의 전원 공급을 해제시킨다. 코일(340)에 전원이 해제되면 리턴 스프링(360)에 의해서 플런저(350)가 상부로 이동한다.

이때에도 마찬가지로, 플런저(350)가 경사경로(2354)를 따라 회전하면서 상부로 이동하게 된다. 따라서, 다시금 도면 좌측의 가이드 핀(370)은 제1 수직경로(1354a)에 놓이고, 우측의 가이드 핀(370)은 제2 수직경로(1354b)로 복귀한다. 다음 번 전원 인가 시 밀폐밸브(230)가 닫힘 상태에서 열림 상태로 전환될 수 있도록 플런저(350)의 접촉부(356)는 해제요소(540)의 상부에 놓이고 접촉부(356)와 해제버튼부(542)는 플런저(350)의 축방향으로 정렬된 도 17a와 같은 상태에 놓인다.

도 19에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 전원이 해제된 후에도 밀폐밸브(1)의 닫힘 또는 열림 상태가 유지될 수 있으므로 소비전력을 크게 감소시킬 수 있다. 이는 연비 향상에 기여하고 보조배터리의 방전 문제를 해결할 수 있다.

예를 들어, 기존 밀폐밸브의 경우 작동 시 대략 4와트시(Wh)의 전력을 소비한다(전압 12볼트(V), 소비전류 1A 및 최대 20분 작동). 기존 밀폐밸브는 작동하는 동안 지속적으로 전력이 공급되어야 한다. 반면, 본 발명에 따르면, 밀폐밸브(1) 열림 시 매우 짧은 시간동안 전원을 인가하고 해제하여도 열림 상태를 유지시킬 수 있다. 따라서, 보조배터리의 방전 문제, 발열에 의한 화재 우려 등의 문제를 해결할 수 있다.

본 발명에 따르면, 밀폐밸브(1)의 열림 최대 시간의 제한 없이 사용이 가능하므로 일정 시간 경과 후 자동 닫힘 되었던 기존 밀폐밸브에서 발생할 수 있는 문제를 극복할 수 있다.

도 20에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 밀폐밸브(1)는 2단 열림 구조를 포함함으로써 연료탱크 압력의 급격한 변화를 방지할 수 있다. 본 발명에 따르면, 밀폐밸브(1)의 개방 초기 시점에 오리피스(232)를 통한 통기가 선행됨으로써 연료탱크의 급격한 압력 변화를 방지한다. 연료탱크(11)의 과압 상태에서 급격한 압력저하(급격한 토출유량 증가)로 연료탱크의 벤트 밸브 막힘, 연료 공동화(cavitation)에 의한 연료펌프 유량 저하, 시동 꺼짐 등의 문제를 방지할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

1: 밀폐밸브 10: 밀폐형 연료시스템
11: 연료탱크 12: 캐니스터
13: 엔진 14: 퍼지밸브
15: 리크진단장치 16: 압력센서
100: 하우징 110: 하부 하우징
111: 연료탱크 측 통로 112: 캐니스터 측 통로
113: 챔버 114: 배기홀
115: 유로 116: 밸브 안착부
120: 상부 하우징 200: 주 밸브 조립체
210: 구동판 212: 다이아프램
214: 벤트홀 216: 메쉬필터
220: 구동스프링 230: 밸브
232: 오리피스 234: 패킹부재
240: 패킹부재 250: 밸브 스프링
300: 보빈 조립체 310: 코어
312: 공간 314: 측벽 홀
320: 요크 330: 보빈
340: 코일 350: 플런저
352: 댐핑요소 354: 가이드 홈
356: 접촉부 360: 리턴 스프링
370: 가이드 핀 380: 가이드핀 스프링
400: 릴리프 밸브 조립체 410: 정압밸브
420: 부압밸브 500: 록킹 조립체
510: 홀더 512: 플랜지부
514: 슬롯 520: 래치
522: 접힘부 524: 삽입부
530: 잠금요소 532: 잠금버튼부
540: 해제요소 542: 해제버튼부
544: 끼움돌기 600: 에너지저장부
700: 제어기 1354, 1354a, 1354b: 수직경로
2354, 2354a, 2354b: 경사경로

Claims

제1 통로 및 상기 제1 통로와 상이한 제2 통로를 포함하는 하우징;
상기 제1 통로 및 제2 통로 사이의 유체 흐름을 차단가능하게 상기 하우징 내에 배치되는 밸브를 포함하는 주 밸브 조립체;
상기 하우징 내 배치되고, 상기 밸브를 개방하도록 구성되는 해제요소 및 상기 밸브를 폐쇄하도록 구성되는 잠금요소를 포함하는 록킹 조립체;
상기 하우징 내에 배치되고 상기 록킹 조립체를 작동시키도록 구성되는 보빈 조립체로서, 코일; 상기 코일의 내측에 배치되고, 내부에 공간을 포함하는 코어 - 상기 공간은 폐 단부 및 개방 단부를 포함함; 상기 코일에 의해 발생되는 전자기장에 의해 상기 공간에서 이동하고, 개방 단부 측에서 상기 록킹 조립체와 접촉하도록 구성되는 플런저;를 포함하는 보빈 조립체;를 포함하고,
상기 플런저는 공간에서 상기 폐 단부에서 개방 단부를 향해 이동 시 직선운동하고, 상기 개방 단부에서 폐 단부를 향해 이동 시 미리 설정된 각도만큼 회전하도록 구성되어 상기 록킹 조립체의 잠금요소 및 해제요소 중 어느 하나를 선택적으로 가압하도록 구성되는 것인 밀폐밸브.
청구항 1에 있어서, 상기 밀폐밸브는 차량의 연료탱크 및 캐니스터 사이에 배치되고, 상기 제1 통로는 연료탱크와 연통하고, 상기 제2 통로는 캐니스터와 연통하도록 구성되는 것인 밀폐밸브.
청구항 1에 있어서, 상기 플런저 및 록킹 조립체 사이에 개재되는 압축가능한 리턴 스프링을 더 포함하는 것인 밀폐밸브.
청구항 1에 있어서, 상기 록킹 조립체는,
상기 코어에 고정되고 슬롯을 포함하는 홀더; 및
상기 밸브 조립체에 고정되고, 상기 홀더의 내측에 배치되며, 상기 슬롯에 이탈가능하게 삽입되고 외력에 의해 변형가능한 래치;를 더 포함하고,
상기 잠금요소는 상기 홀더의 내측에서 상기 래치 상에 안착되어 가압 시 상기 래치를 슬롯에 삽입시키도록 구성되고,
상기 해제요소는 상기 잠금요소의 내측에 배치되고 상기 래치를 슬롯으로부터 이탈시키도록 상기 래치를 변형시키는 것인 밀폐밸브.
청구항 4에 있어서, 상기 홀더는,
둘레에 반경방향 외측으로 돌출하고 상기 코어의 내벽에 고정되는 플랜지부를 포함하는 것인 밀폐밸브.
청구항 4에 있어서, 상기 래치는,
상기 슬롯에 이탈가능하게 삽입되고, 외력에 의해 변형가능하게 벤딩된 접힘부; 및
상기 해제요소의 끼움돌기가 이탈가능하게 삽입되고 상기 접힘부를 관통하는 삽입부;를 포함하는 것인 밀폐밸브.
청구항 4에 있어서, 상기 잠금요소는, 상기 폐 단부를 향해 돌출하고, 상기 공간의 단면 중 제1 측에 형성되는 잠금버튼부를 포함하고,
상기 해제요소는, 상기 폐 단부를 향해 돌출하고, 상기 제1 측의 반대측인 제2 측에 형성되는 해제버튼부를 포함하는 것인 밀폐밸브.
청구항 7에 있어서, 상기 플런저는 상기 개방 단부를 향해 상기 플런저의 면 일부에서만 돌출하고, 상기 잠금버튼부 또는 해제버튼부를 가압하기 위한 접촉부를 포함하고,
상기 접촉부는 상기 잠금버튼부 및 해제버튼부의 크기에 대응하는 크기를 가지는 것인 밀폐밸브.
청구항 8에 있어서,
상기 코어에 서로 마주보도록 배치되는 한 쌍의 측벽 홀;
각 측벽 홀에 배치되는 한 쌍의 가이드핀 스프링; 및
상기 플런저의 이동을 가이드하고, 상기 가이드핀 스프링을 압축가능하게 각 측벽 홀 내에 마련되고, 상기 플런저 상에서 움직이도록 상기 코어의 내측을 향해 돌출하는 한 쌍의 가이드 핀;
을 포함하는 것인 밀폐밸브.
청구항 9에 있어서,
상기 플런저는 표면에 함몰 형성되고, 상기 가이드 핀이 움직이는 가이드 홈을 포함하는 것인 밀폐밸브.
청구항 10에 있어서,
상기 가이드 홈은,
상기 플런저의 축방향과 나란한 방향으로 형성되는 제1 수직경로;
상기 제1 수직경로와 서로 마주보도록 배치되는 제2 수직경로;
상기 제1 수직경로의 최고점 및 제2 수직경로의 최저점 사이를 연장하는 제1 경사경로; 및
상기 제2 수직경로의 최고점 및 제1 수직경로의 최저점 사이를 연장하는 제2 경사경로;
를 포함하는 것인 밀폐밸브.
청구항 11에 있어서,
상기 플런저가 폐 단부에서 개방 단부로 이동 시 상기 가이드 핀은 제1 수직경로 또는 제2 수직경로로 이동하고,
상기 플런저가 개방 단부에서 폐 단부로 이동 시 상기 가이드 핀은 제1 경사경로 또는 제2 경사경로로 이동하는 것은 밀폐밸브.
청구항 12에 있어서, 상기 밸브 조립체는,
상기 래치에 결합되어 상기 래치와 함께 이동가능하게 구성되고 상기 밸브와 분리가능하게 밀착되는 구동판을 포함하는 것인 밀폐밸브.
청구항 13에 있어서, 상기 구동판은 상기 밸브에 형성되는 오리피스와 분리가능하게 밀착하는 기밀면을 포함하고,
상기 오리피스는 상기 밸브를 통해 상기 제1 통로 및 제2 통로를 연통시키는 것인 밀폐밸브.
청구항 14에 있어서, 상기 구동판과 밸브 사이에 배치되어 상기 구동판에 이동력을 제공하도록 구성되는 구동스프링; 을 더 포함하는 것인 밀폐밸브.
청구항 14에 있어서, 상기 밸브는,
상기 제1 통로 및 제2 통로 사이에 마련되는 밸브 안착부에 밀착되어 제1 통로 및 제2 통로 사이의 유체 흐름을 차단하는 제1 위치 및 상기 밸브 안착부로부터 이격되어 상기 제1 통로 및 제2 통로 사이의 유체 흐름을 허용하는 제2 위치를 포함하는 것인 밀폐밸브.
청구항 16에 있어서, 상기 밸브 안착부와 하우징의 내벽 사이에는, 상기 밸브가 밸브 안착부로부터 분리되기 위한 힘을 제공하는 밸브 스프링을 더 포함하는 것인 밀폐밸브.
청구항 2에 있어서,
상기 하우징의 일 측에 형성되고 유체 흐름을 차단가능한 유로에 의해 연료탱크와 연통하며 배기홀을 포함하는 챔버;
상기 챔버 내에 수용되는 릴리프 밸브 조립체로서,
상기 유로와 챔버 사이의 유체 흐름을 차단하도록 구성되는 정압밸브; 및
상기 정압밸브 내부에 배치되어 개방 시 정압밸브 내측을 통해 상기 유로로 유체 흐름을 허용하도록 구성되는 부압밸브를 포함하고,
상기 연료탱크에 미리 설정된 양압을 초과하는 과압이 형성되는 경우 상기 정압밸브가 개방되고,
상기 연료탱크에 미리 설정된 음압을 초과하는 과부압이 형성되는 경우 상기 부압밸브가 개방되는 것인 밀폐밸브.
청구항 13에 있어서,
상기 구동판 및 코어 사이에 장착되고, 상기 코어 내로 이물질의 유입을 방지하기 위한 다이아프램;
을 더 포함하는 것인 밀폐밸브.
청구항 19에 있어서,
상기 코어와 제1 통로를 연통시키고, 상기 구동판에 관통 형성되는 벤트홀; 및
상기 벤트홀에 배치되는 메쉬필터;
를 포함하는 것인 밀폐밸브.