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KR101412359B1 - 액체 탱크 및 액체 탱크의 제조 방법 - Google Patents

액체 탱크 및 액체 탱크의 제조 방법 Download PDF

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KR101412359B1
KR101412359B1 KR1020087028462A KR20087028462A KR101412359B1 KR 101412359 B1 KR101412359 B1 KR 101412359B1 KR 1020087028462 A KR1020087028462 A KR 1020087028462A KR 20087028462 A KR20087028462 A KR 20087028462A KR 101412359 B1 KR101412359 B1 KR 101412359B1
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이너지 오토모티브 시스템즈 리서치 (소시에떼 아노님)
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Abstract

- 벽에 의해 적어도 부분적으로 경계지워진 액체 저장용 제 1 체적 (1);
- 동일한 벽에 의해 적어도 부분적으로 경계지워진 탱크 배기용 제 2 체적 (3);
- 상기 체적 (1, 3) 들의 상부에 위치한 저장 (1) 및 배기 (3) 체적 사이의 연통 수단 (8);
- 상기 체적 (3) 이 배기 회로와 연통하도록 하는 배기 체적 (3) 의 상부에 위치한 적어도 하나의 오리피스; 및
- 배기 체적 (3) 내 액체가 예정된 수위에 도달할 때 상기 연통을 차단할 수 있는 수단 (10) 을 포함하는 액체 탱크 및 액체 탱크의 제조 방법.

Description

액체 탱크 및 액체 탱크의 제조 방법{LIQUID TANK AND METHOD FOR MANUFACTURING IT}
본 발명은 액체 탱크에 관한 것으로, 특히 차량에 구비될 수 있는 연료 탱크에 관한 것이다. 또한, 이러한 탱크를 제조하는 방법에 관한 것이다.
액체 탱크, 특히 차량용 연료 탱크에는 현재 다른 것들 중에 브리더 회로 (breather circuit) 가 장착되어 있다. 이 회로는 과소 압력의 발생시 공기가 탱크 안으로 유입되도록 하거나 (특히, 소모된 액체의 체적 (volume) 을 보충하기 위해) 또는 과도한 압력의 발생시 (특히, 내용물들이 예열되었다면) 탱크 내에 포함된 기체들이 제거되도록 한다. 이 회로는 또한 당 분야의 상당히 엄격한 환경 요건들을 충족시키기 위해, 대기 중으로 배출되어야 하는 기체의 경로를 정하여 가능한 여과되도록 한다.
상기 브리더 회로는 종래의 방식에서 탱크가 과도하게 경사지거나 뒤집히게 되는 경우 액체가 탱크로부터 배출되는 것을 가능한 방지할 수 있는 적어도 하나의 밸브를 포함한다. 이 브리더 밸브는 이의 작동 상황이 발생할 경우에 신속하고 신뢰할 수 있는 반응을 제공해야 하지만, 특히 매우 높은 유량, 탱크 내의 과도한 압력 또는 저진폭파와 같은 일시적인 현상에 대해 최소의 감도를 가질 필요가 있 다. 또한, 정상 작동 시 및 충진 동안 캐니스터 (canister)(또는 연료 증기를 흡착하는 물질, 일반적으로 활성탄을 포함하는 챔버) 로 최소량의 액체가 이동되도록 할 필요가 있는데, 그렇지 않다면 상기 캐니스터가 포화될 수 있고 대기로 방출되는 기체로부터의 오염 물질의 제거가 효과가 없을 수 있다. 이러한 현상은 일반적으로 당분야의 전문 용어로 LCO (Liquid Carry-Over) 라고 명명한다.
많은 브리더 밸브는 탱크 및 브리더 회로 사이의 연결 오리피스 (orifice) 를 차단하는 상부 니들 밸브 또는 릿지 (ridge) 를 포함하는 플로트 (float) 를 이용한다.
이런 종류의 밸브가 갖는 단점은 밸브의 크기, 특히 높이이고, 이 높이는 탱크의 내부에 위치할 때 탱크의 유용한 체적을 제한한다. 이러한 문제점은 상기 밸브가 그 기능을 수행하기 위하여 탱크 내 액체에 대하여 적어도 부분적으로 최대 수위를 초과하여 위치하는 것이다. 하지만 그럼에도 불구하고 "팽창 공간" 으로 알려진 최소의 헤드 공간 (minimum head space) 이 제조업자에 의해 요구되고, 일반적으로 밸브의 크기 및 형상은 그에 상응하여 제작됨을 특히 주의해야 한다.
오늘날, 현재 자동차 제조업자는 차량에 의해 제공되는 수용성, 모듈성 및 공기 역학 (aerodynamics) 을 증가시키기 위해 연구하고 있다. 슬림 탱크는 캐빈 내 헤드 공간을 최대화시키고 플랫 플로어 (flat floor) 아래에 완벽하게 맞춰짐과 동시에 차량의 총 높이를 최소화시킬 수 있는 매력적인 대안이다.
하지만, 탱크의 높이를 줄이는 것은 이에 비례해서 일반 탱크에서보다 더욱 유용한 체적을 제한하기 때문에, 탱크의 내부에 삽입되는 성분 특히, 환기 밸브의 크기를 제한하는 효과를 갖는다. 실제로 시장에서 이용 가능한 최소의 플로트 밸브조차 슬림 탱크의 유용한 높이를 너무 많이 차지하고 있다. 즉, 손실된 체적이 자동차 제조업자에 의해 요구되는 팽창 체적보다 훨씬 크다.
상기 문제를 해결하기 위하여, 특히 미국 특허 US 3,915,184호에 기재된 바와 같이 탱크의 외부에 팽창 체적 또는 챔버를 가질 수 있다. 하지만 이러한 구조는 별도 부분 및 탱크와 이 부분 사이의 연결선을 필요로 하여, 이는 복잡하고 비용이 많이 든다.
그러므로 본 발명의 목적은 효과적인 브리딩 (breathing) 및 환기를 보장함과 동시에 슬림 탱크의 유용한 체적이 증가되도록 하는 보다 간단하고 비용이 저렴한 구조를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은:
- 벽에 의해 적어도 부분적으로 경계지워진 액체 저장용 제 1 체적;
- 동일한 벽에 의해 적어도 부분적으로 경계지워진 탱크 배기용 제 2 체적;
- 상기 체적들의 상부에 위치한 저장 및 배기 체적 사이의 연통 수단;
- 상기 체적을 배기 회로와 연통하도록 하는 배기 체적의 상부에 위치한 적어도 하나의 오리피스; 및
- 배기 체적 내 액체가 예정된 수위에 도달할 때 상기 연통을 차단할 수 있는 수단을 포함하는 액체 탱크에 관한 것이다.
이와 같은 구조는 정확한 환기를 보장하는 동시에 저장 체적이 가능한 많이 충진되도록 한다 (그러므로 유용한 체적 안의 손실이 최소화되도록 한다). 또한, 이는 밸브의 수를 감소시킬 수 있고, 본 구조는 기체 포켓을 형성시켜야 하는 각각의 돔 또는 부분 내에 일반적으로 단 하나의 밸브만을 사용한다 (일부 경우에는 필요한 밸브 수가 5 까지 될 수 있음). 일부 경우에서 이는 또한 소음 (슬로싱) 감소 배플 (baffle) 을 생략할 수 있고, 이는 일부 경우에서 다양한 체적의 형상이 본질적으로 이의 기능을 수행하는 것이 가능하도록 한다.
용어 "액체 탱크" 는 다양하고 변화하는 환경 및 사용 상태에서 액체를 저장할 수 있는 밀봉된 탱크 (또는 벽에 의해 경계지워진 중공 본체) 를 의미한다. 이러한 타입의 탱크의 한 예는 차량에 장착되는 연료 탱크이다. 이러한 타입의 탱크의 다른 예는 요소 용액 또는 디젤 첨가제 저장용 저장 탱크이고, 저장된 액체는 일반적으로 배기 가스 후처리 시스템 (exhaust gas post-treatment system), 예를 들어, 디젤 첨가제의 경우에 입자성 필터에 공급되어진다.
본 발명에 따른 액체 탱크는 바람직하게 플라스틱으로 만들어진다.
용어 "플라스틱" 은 적어도 하나의 합성 수지 중합체를 포함하는 임의의 물질을 의미한다.
모든 종류의 플라스틱이 적합할 수 있다. 특히, 적합한 플라스틱은 열가소성 수지 범주에서 나온다.
용어 "열가소성 수지 (thermoplastic)" 는 열가소성 수지 엘라스토머 및 그들의 혼합물을 포함하는 임의의 열가소성 수지 중합체를 말한다. 용어 "중합체" 는 단일중합체 및 공중합체 (특히, 2원 또는 3원 공중합체) 모두를 의미한다. 이러한 공중합체의 예는 랜덤 공중합체, 선형 블록 공중합체, 다른 블록 공중합체 및 그래프트 공중합체가 있으나 여기에 한정되지는 않는다.
용융점이 분해 온도 미만인 임의의 타입의 열가소성 수지 중합체 또는 공중합체가 적합하다. 적어도 10℃ 에 걸친 용융 범위를 갖는 합성 열가소성 수지가 특히 적합하다. 이러한 물질의 예로는 분자량이 다분산 (polydispersion) 을 나타내는 것들을 포함한다.
특히, 폴리올레핀, 열가소성 폴리에스터, 폴리케톤, 폴리아미드 및 그들의 공중합체가 사용될 수 있다. 예를 들어, 비한정적으로 탄소, 염 및 다른 무기 유도체, 천연 섬유 또는 중합체 섬유와 같은 무기, 유기 및/또는 천연 충진제와 중합체 물질의 혼합물과 같은 중합체 또는 공중합체의 혼합물이 또한 사용될 수 있다. 또한, 상기 기술한 적어도 하나의 중합체 또는 공중합체를 포함하고 서로 결합된 적층 (stacked layers) 으로 구성된 다층 구조물 (multilayer structures) 을 사용하는 것이 가능하다.
주로 사용되는 중합체의 하나는 폴리에틸렌이다. 고밀도 폴리에틸렌 (HDPE: high density polyethylene) 에서 훌륭한 결과가 얻어졌다.
탱크의 벽은 열가소성 수지의 단일층 또는 이중층으로 구성될 수 있다. 적어도 하나의 다른 가능한 추가층은 유리하게는 액체 및/또는 가스에 대한 방벽을 형성하는 물질의 층으로 구성될 수 있다. 바람직하게, 방벽층의 성질 및 두께는 탱크 내부 표면에 접촉하는 액체 및 가스에 대한 투과성을 최소화하는 방향으로 선택된다. 이러한 층은 예를 들어, EVOH (에틸렌 및 부분적으로 가수분해된 비닐 아세테이트의 공중합체) 와 같은 방벽 수지, 즉 연료에 대해 불투과성인 수지계가 바람직하다. 또는 상기 탱크는 연료에 대해 불투과성이 되도록 하기 위해서 표면 처리 (불소화 또는 술폰화) 될 수 있다.
본 발명에 따른 탱크는 HDPE계 외부 층들 사이에 위치한 EVOH계 방벽층을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 탱크는 패리슨 (parison) 으로부터 성형되는 것이 바람직하다. 패리슨은 사실상 일반적으로 압출된 플라스틱 예비성형체 (preform) 를 의미하고, 이는 원하는 형태 및 크기로 성형된 후에 탱크의 벽을 형성하게 된다. 일반적으로, 플라스틱 연료 탱크는 평판 시트의 열간 성형 (hot-moulding) 또는 압출 관형 패리슨의 블로우-성형 (blow-moulding) 에 의해 성형되며, 이는 반드시 한 조각으로 제조되어야 하는 것은 아니다.
탱크는 두 개의 분리된 단편으로 제조된 패리슨의 블로우-성형에 의해 만들어지는 것이 바람직하고, 이는 예를 들어, 두 개의 시트로 될 수 있다. 하지만, 상기 단편들은 바람직하게는 어플리컨트 컴퍼니의 유럽출원 EP 1 110 697 호에 기재된 단일 압출 관형 패리슨의 절단의 결과물이고, 이의 내용을 본 출원의 내용에 포함한다.
이 변형예에서, 단일 패리슨이 사출되면 패리슨은 직경 방향으로 마주보는 두 선을 따라 세로로 절단되어 두 개의 분리된 조각 (시트) 을 얻는다.
두께가 일정한 두 개의 별개의 압출 시트의 성형과 비교하면, 이러한 접근은 적절한 압출 장비 (일반적으로 다이 및 펀치가 구비된 위치 조절가능한 압출기) 를 사용하여 얻은 다양한 두께 (즉, 그들의 길이에 따라 두께가 일정하지 않음을 말함) 의 패리슨을 사용하는 것이 가능하도록 한다. 이와 같은 패리슨은 주형 내 물질 변형의 일정하지 않은 속도의 결과로서, 패리슨 상의 특정 지점에서 성형하는 동안 일어나는 두께 감소를 고려한 것이다.
탱크 성형은 당연히 패리슨의 외부 표면과 접촉하는 두 공동 (cavities) 을 일반적으로 포함하는 주형에 공동들 뒤로 흡인을 적용하거나 또는 패리슨 내로 압축 가스를 주입하여 이러한 공동에 접근하도록 패리슨을 압축함으로써 일어나는 패리슨의 열간 성형 또는 블로우 성형을 수반한다.
본 발명의 바람직한 변형예에 따라, 주형은 또한 코어 삽입물을 포함한다. 이는 주형 공동들 사이에 삽입될 수 있는, 특히 패리슨이 성형되는 동안에 패리슨 내로 도입될 수 있는 적절한 형상 및 크기의 부분을 말한다. 이와 같은 부분은 예를 들어, 영국 특허 GB 1 410 215 호의 내용에 기재되어 있고, 이 내용을 본 출원의 내용으로 한다. 이 코어 삽입물은 실제 패리슨이 성형되는 동안 패리슨 (패리슨의 내부) 에 적어도 하나의 성분을 고정시키기 위해 유리하게 사용될 수 있다. 이 변형예는 탱크가 성형되고 나서 탱크 내부로 상기 성분들이 도입되도록 하기 위해 벽에 구멍을 "뚫을" 필요가 없도록 한다. 본 발명의 내용에서, 상기 코어 삽입물은 저장 및 배기 체적 사이의 연통 수단, 및 배기 회로와의 연통용 오리피스를 차단하는 수단을 고정하기 위해, 이들이 탱크로 통합될 때 유리하게 제공할 수 있다.
이러한 변형예에서 코어 삽입물은 또한 패리슨의 블로우 성형에 요구되는 압축 가스를 도입하기 위해 사용될 수 있다. 더욱이, 패리슨이 두 부분으로 블로우 성형되는 경우에 코어 삽입물은 또한 이들 두 부분의 가장자리 (및 임의의 내부 용접이 일어날 수 있는 지점) 를 적어도 공정 중 특정 단계 (일반적으로: 탱크를 제조하기 위해 두 부분을 함께 용접하는 단계에 선행하는 단계) 동안 뜨겁게 유지시킬 수 있도록 한다.
마지막으로, 상기 코어 삽입물은 또한 적어도 부분적으로 공정을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 이를 위해서, 예를 들어 카메라가 코어 삽입물 내에 삽입될 수 있다.
본 발명에 따라 저장 및 배기 체적은 상기 동일한 벽에 의해 적어도 부분적으로 경계지워지고, 이는 바람직하게는 탱크가 성형되는 패리슨이다. 그러므로 저장 및 배기 체적은 바람직하게 적어도 단일 조각으로 제조된 상부벽 및 하부벽을 갖는다 (또는 즉, 배기 체적의 상부벽이 저장 체적의 상부벽과 연결되어있고, 이들 체적들의 하부벽에도 동일함). 패리슨이 두 부분인 경우에 체적들은 일반적으로 패리슨의 동일 부분으로 제조된 상부벽 및 패리슨의 다른 부분으로 제조된 하부벽을 갖는다.
바람직하게는, 배기 체적은 저장 체적보다 두드러지게 작다. 일반적으로, 두 체적은 동일한 높이를 가지므로 배기 체적은 바람직하게는 공간 내 다른 치수가 감소된 크기를 갖는다.
배기 체적 내에 존재하는 오리피스는 배기 체적이 배기 회로와 연통하게 한다. 본 발명에 따른 탱크가 연료 탱크일 경우, 배기 회로는 일반적으로 캐니스터 (활성탄을 포함하는 케이스) 또는 대기로 배출되기 전 연료-적재 가스 (fuel-laden gases) 를 여과하기 위한 임의의 다른 장치에 연결되는 선을 포함한다. 배기 회로와의 연통용 오리피스는 상기 환기 및 배기 기능을 수행하는 것 이외에도 예를 들어, 최대 충진 수위를 설정하는 것 (FLVV 또는 충진 한계 배기 밸브 기능), 전복 또는 과도한 경사의 발생 시에 액체의 전입을 예방하는 것 (ROV 또는 롤-오버 밸브 기능) 및/또는 과잉 충진 (overfilling) 을 예방하는 것 (ISR 또는 과잉 충진 방지 기능) 과 같은 다른 기능을 또한 수행할 수 있는 밸브의 일부를 유리하게 형성한다. 또는, 배기 체적은 이들 기능을 수행하기 위한 추가적인 밸브를 포함할 수 있다.
유리하게는, 배기 회로와 연통이 차단되는 예정된 액체 수위는 탱크 최대 충진 수위이다.
본 발명에 따른 탱크에서, 저장 체적 및 배기 체적 사이의 연통 수단은 임의의 수단들이 될 수 있다. 바람직하게는 연통 수단은 두 체적을 분리하는 밀봉된 칸막이를 통과한다. 이 칸막이는 예를 들어, 성형 동안 패리슨을 "핀칭 (pinching)" 하여 적어도 부분적으로 패리슨과 단일 조각으로 유리하게 만들어진다. 대안으로 또는 이에 더해, 이 칸막이는 패리슨이 성형되는 동안 패리슨 내에 도입되는 부분을 적어도 부분적으로 구성할 수 있다. 이러한 변형예는 이전에 언급한 2 부품 패리슨의 경우에 특히 적합하다. 이와 같은 부분은 본 발명의 내용에서 "통과 칸막이 (partition lead-through)" 라 한다.
상기 밀봉된 칸막이의 존재는 저장 체적 및 배기 체적 간에 액체의 상당한 이동을 막을 수 있게 하는데, 이러한 이동은 배기 회로와의 연통용 오리피스의 원치 않는 차단을 유발하기 쉽다. 그러므로, 배기 탱크로의 액체의 공급은 연통 수단을 통하여 저장 탱크로부터 유래된 연료 증기를 통해, 예를 들어 액적 형태인 액체의 이동으로부터만 생길 수 있다.
더욱 바람직하게는, 연통 수단은 저장 체적의 상부로 연장되어 두 체적을 분리시키는 밀봉된 칸막이를 통과하는 환기선을 포함한다.
상기 밀봉 칸막이는 또한 충진 동안 배기 체적 내로의 액체의 성급한 주입을 방지할 수 있다. 배기 체적으로의 액체의 성급한 주입은 저장소 (reservoir) 의 다양한 포켓이 그들의 공칭 체적 (nominal volume) 을 채우기 전에, FLVV 기능을 수행하는 밸브의 실질적 폐쇄를 유발할 수 있다.
상기 환기선 또는 선들은 임의의 형태를 가질 수 있다. 바람직하게, 환기선은 저장 체적이 가능한 많이 채워질 수 있도록 사이펀 (siphon) 의 형태를 적어도 부분적으로 갖는다. 바람직하게는, 탱크의 어떤 각도에서라도 저장 체적을 환기시키기 위해 일부 환기선 또는 사이펀의 사용이 가능할 수 있다.
본 발명에 따른 탱크의 배기 체적은 바람직하게는 유효 용량, 즉 이를 정화시킬 수 있는 수단 또는 이로부터 뽑아낸 액체를 포함하는 것이 바람직하다. 연소 엔진용 연료 탱크의 경우 또는 후처리 시스템용 액체 저장소의 경우, 상기 정화는 바람직하게는 펌프로 실시된다. 특히 바람직하게는, 이 펌프는 엔진에 연료를 공급하거나 또는 후처리 시스템에 액체를 공급하는 주 공급 펌프에 의해 작동된다. 이는 바람직하게 벤투리 (venturi) 이다.
차량 연소 엔진용 연료 탱크가 갖추어야 할 요건 중 하나는 예를 들어, 언덕을 오르거나 실질적으로 빈 탱크로 기울이는 등 험한 운전 상태 하에서도 연료를 엔진에 공급하는 것이다. 지금 이런 조건에서 비록 탱크가 소량의 연료 이외 더 이상 함유하고 있지 않을 경우라도 연료 펌프에 연료가 정기적으로 공급되어야 한다.
이러한 종류의 요건을 충족시키기 위해서, 연료가 소모되었을 경우 펌프가 건조되는 것을 방지하고 펌프가 가장 좋게 유지되는 것을 보장하기 위해 연료를 수집하고 보유하는 연료 저장소를 사용하는 것이 공지되어 있다. 상술한 슬림 연료 탱크의 경우에는, 통상의 연료 저장소 (또는 일반적으로 펌프/게이지 모듈 (gauge module) 을 둘러싸는 내부 체적) 는 높이가 매우 제한되어 용기의 체적이 매우 작기 때문에 적합하지 않다. 높이가 작은 탱크의 경우에는, 예를 들어 차량의 이동의 의해 생기는 가속/감속의 결과로서 탱크가 수평으로 된 각도로 되거나 또는 연료 수위가 더 이상 수평이 아니게 되면, 배수 (drainage) 가 매우 까다롭다.
입자성 필터의 재생을 위한 요소 용액 또는 디젤 첨가제를 저장하는 탱크는 배출 가스 후처리 시스템으로의 공급이 고려되는 한, 일반적으로 이런 종류의 요건도 또한 충족시켜야 한다.
따라서, 본 발명의 바람직한 한 변형예에 따라, 탱크는 하기를 포함한다:
- 상기 동일한 벽에 의해 적어도 부분적으로 경계지워지고 탱크 충진 파이프로 연결된 제 3 체적 또는 예비 체적;
- 예비 체적으로부터 연료 또는 액체를 펌핑하고 엔진에 연료를 공급하거나 후처리 시스템에 액체를 공급하기 위한 공급 펌프;
- 예비 체적 및 저장 체적의 상부에 위치하는 예비 체적 및 저장 체적 사이의 연통 수단; 및
- 저장 체적으로부터 가져온 연료 또는 액체를 예비 체적에 공급하는 펌핑 수단.
이 변형예는 예비 체적이 충진이 끝난 후 항상 가득 충진되고 (따라서 자동차가 공장에서 처음 충진되거나 또는 모든 공급 연료가 소진되고, 최소량만이 남은 후의 시점에 차량이 출발하도록 함), 그 후 연료가 계속 공급되도록 보장할 수 있다.
이 변형예에서, 공급 펌프는 바람직하게는 예비 체적의 내부에 위치한다. 또한, 바람직하게 필터 및/또는 게이지에 결합되고, 이들의 모든 요소는 바람직하게는 탱크의 높이에 충격을 주지 않도록 체적 내에 측면으로 도입된 기저부 (base) 또는 마운팅 플레이트 (mounting plate) 에 고정된다. 유사하게, 상기 기저부를 통하여 배기선 및 캐니스터 사이의 연결이 상기와 동일한 이유로 이루어질 수 있다. 특히 바람직하게, 모든 선 및 요소들은 탱크 내에 포함되고, 이 측면 기저부를 통해 탱크를 통과한다. 그러므로 본 발명의 이 변형예에서 어떠한 선 또는 성분들도 탱크 외부에 높이를 차지하지 않는다.
본 발명의 변형예에서, 예비 체적 내 존재하는 게이지는 연료의 보유를 (현재의 탱크에 존재하는 게이지 또는 게이지들에 의해 실시될 수 있는 것보다 더욱 더 정확히) 매우 정확히 모니터한다.
예비 체적 및 저장 체적 사이의 연통 수단은 임의의 수단이 될 수 있다. 이들 체적이 인접하고 영역 칸막이에 의해 분리될 때, 이 칸막이를 통과하는 간단한 오리피스가 목적을 달성할 수 있다. 하지만, 이 칸막이가 통과 칸막이를 포함할 때, 이 오리피스가 통과 칸막이 내에 만들어지고, 또한 이 오리피스에 액체가 예비 체적에서 저장 체적으로 넘치게 되는 수위보다 더 높게 수위를 인공적으로 상승시키는 기울어진 경사로 또는 임의의 다른 장비가 장치되는 것이 유리하다.
바람직하게는, 연료 또는 액체를 저장 체적으로부터 예비 체적으로 펌핑하는 수단은 펌프를 포함한다. 특히 바람직하게는, 배기 체적을 정화하기 위한 펌프와 함께, 상기 펌프는 공급 펌프에 의해 작동되고, 이는 바람직하게는 벤투리이다.
더 바람직하게는, 본 발명의 변형예에 따른 탱크에서, 연료 또는 액체를 공급하기 위한 주 공급 펌프는:
- 저장 체적에 포함된 액체를 되돌림으로써 배기 체적을 영구히 정화하는 벤투리; 및
- 저장 체적 내에 포함된 연료 또는 액체로 예비 체적을 충진시키는 벤투리; 둘 다를 작동시킨다.
본 발명에 따른 탱크의 체적은 임의의 방법에 의해 예를 들면, 연속하여 배열될 수 있다. 하지만, 바람직하게는 저장 체적은 배기 체적을 적어도 부분적으로 둘러싼다. 이후에 요구되는 모든 것은 배기 및 환기가 더욱 효과적으로 될 수 있도록 배기 체적과 연통하는 몇몇 환기선이 장치되는 것이다.
유사하게, 탱크가 (상기에 기재된 예비 체적과 같은) 제 3 체적을 포함할 때 제 3체적은 또한 바람직하게는 저장 체적에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸이고, 배기 체적과 가깝다 (서로 근접함). 이러한 "중앙화(centralized)" 구조는 실제로 상기 언급한 펌핑 (벤투리) 수단의 길이를 감소시킬 수 있다. 또한, 환기선 (저장 체적 및 배기 체적 사이의 연통 수단) 의 높이 및 길이를 제한하는 것이 가능하다.
상기 언급된 것과 같이, 다양한 체적들을 분리시키는 칸막이는 성형 동안 패리슨을 "핀칭" 함으로써 적어도 부분적으로 패리슨과 단일 조각으로 제조되는 것이 유리하다. 바람직하게는, 그들은 또한 패리슨이 성형되는 동안에 패리슨 내로 도입된 통과 칸막이를 포함한다. 상기 기재된 "중앙화" 구조의 경우, 예비 체적과 저장 체적들 사이의 분리 칸막이 및 저장 체적과 배기 체적들 사이의 분리 칸막이의 두 부분 모두를 형성할 수 있는 방향으로 배열된다면, 단일 통과 칸막이가 사용될 수 있다.
즉, 바람직한 변형예에 따르면, 본 발명에 따른 탱크는 다른 두 개에 공통되는 벽과 동일한 벽에 의해 경계지워진 제 3 체적을 포함하되, 이 제 3 체적은 또한 저장 체적에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸이고, 배기 체적에 근접하게 놓이며, 각종 체적은 벽과 단일 조각으로 제조되는 칸막이 부분 및 공통의 통과 칸막이에 속하는 다른 부분에 의해 분리된다.
본 발명의 개념 (단일 조각으로 성형된 여러 개의 체적을 포함하는 탱크) 은 예를 들어, (디젤 엔진의 경우) 입자성 필터를 재생하기 위한 요소 및/또는 디젤 첨가제를 저장하기 위한 다른 체적들을 포함하는 것으로 확장될 수 있다.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명은 슬림 탱크, 즉 (바람직하게 각각의 지점에서) 작은 높이, 일반적으로 수 cm 정도, 바람직하게는 15 cm 이하 또는 10 cm 이하인 탱크에 특히 적합하다. 그러한 탱크는 이들의 형상으로 인하여 유용한 체적에 관련된 손실이 적기 때문에 (특히 저장 체적 내) 몇 개의 접합 패드 (joining pads) 를 포함한다.
또한, 본 발명은 상기와 같은 탱크를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은 하기 단계들을 포함한다:
a) 돌출부들이 구비된 주형 공동 내에 패리슨이 위치하는 단계;
b) 돌출부들이 서로 근접하게 놓이고 두 체적들 사이의 분리 칸막이의 적어도 일부를 패리슨 내부에 성형하는 방식으로 주형 공동이 폐쇄되는 단계;
c) 주형 공동이 개방되고 탱크가 재성형되는 단계;
d) 분리 칸막이의 상부에 두 체적 사이의 연통 수단이 구비되는 단계;
e) 배기 체적이 배기 회로와 연통할 수 있도록 하는 적어도 하나의 오리피스가 배기 체적의 상부에 만들어지는 단계; 및
f) 배기 체적 내의 액체가 예정된 수위에 도달할 때 상기 연통을 차단할 수 있는 수단이 설비되는 단계.
이러한 방법 내의 단계들은 임의의 순서대로 실행될 수 있다고 이해되어야 한다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 방법 중 b) 단계에 의해 두 개의 내부 체적이 단일 조각으로 만들어진 각각의 상부벽 및 하부벽을 갖는 방식으로 탱크가 성형된다.
또한 바람직하게는, 이상에서 설명한 바와 같이, 공동이 폐쇄되기 전에 탱크는 2 부품 패리슨으로부터 성형되고, 이것이 성형되는 동안 d) 내지 f) 단계의 하나 이상이 실시된다. 특히 바람직하게는, 이 변형예에서, 체적들 사이의 연통 수단은 통과 칸막이에 의해 만들어지고; 배기 회로와의 연통을 차단하는 수단이 밸브 내에 도입되고; 그리고 통과 칸막이 및 밸브가 코어 삽입물을 사용하여 패리슨 (패리슨의 내부 표면) 에 고정된다. 코어 삽입물을 사용하여 성분들을 고정하는 것은 어플리컨트 컴퍼니의 프랑스 출원 FR 06-01018호의 주제이고, 이의 내용이 본 출원의 내용에 포함된다. 이 변형예에서, 코어 삽입물은 또한 환기선, 벤투리, 게이지 및 기타 상기 언급한 부속품들을 도입하는 데 사용될 수 있다.
주형 공동에 필요한 수의 돌출부가 구비되는 경우, 이 방법은 동일한 패리슨으로부터 다른 체적들, 예를 들어 예비 체적 및/또는 적어도 하나의 추가 저장 체적(들) 이 성형되도록 허용한다. 몇몇 이러한 체적들이 서로 연통해야 할 때, 이들 체적들이 인접하고 상기 통과 칸막이를 통해 연통하도록 하는 것이 유리하다.
본 발명의 이 변형예에서 패리슨 내 도입된 통과 칸막이(들) 는 일반적으로 주형 공동 내의 돌출부와 일직선으로 패리슨에 고정된다.
도 1 은 본 발명에 따른 빈 연료 탱크를 도시한다.
도 2 는 충진 과정 중의 상기 탱크를 도시한다.
도 3 은 탱크의 최대 수위까지 충진된 상기 탱크를 도시한다.
본 발명의 특정 변형예들의 원리는 도 1 내지 도 3 에 비한정적으로 도시되어 있다.
도 1 은 탱크의 다양한 구성 요소, 즉:
1 : 저장 체적,
2 : 예비 체적,
3 : 배기 체적,
4 : 충진 파이프,
5 : 펌프,
6 : 통과 칸막이,
7 : 통과 칸막이의 기울어진 경사로 (ramp),
8 : 환기선,
9 : ROV,
10 : FLVV,
11 : 예비 체적 충진용 벤투리, 및
12 : 배기 체적 정화용 벤투리를 나타내고 있다.
이후의 도면들은 그들의 작동 원리 및 특히, 기능을 설명한다:
충진:
충진은 예비 체적 (2) 에 직접 연결된 충진 파이프 (4) 를 통해 이루어진다. 그러므로 예비 체적은 항상 충진이 끝난 후에 실질적으로 최대로 채워지고 (도 3 참조), 이는 공장에서 처음 충진하거나 또는 공급 연료가 소진되어 최소량만이 남은 후의 시점에 차량이 출발하도록 한다.
예비 체적 (2) 은 이들 체적이 그 용량의 최대 (통과 칸막이 (6) 의 기울어진 경사로 (7) 의 주어진 위치 및 형상에 따라) 로 채워졌을 때, 이번에는 통과 칸막이 (6) 의 기울어진 경사로 (7) 를 통해 저장 체적 (1) 이 충진되게 된다.
저장 체적 (1) 이 채워졌을 때, 연료는 환기선 (8) 을 통해 배기 체적 (3) 에 도달한다. 배기 용량 (3) 내의 연료 수위가 높아지자마자, FLVV (10) 가 닫힌다.
배기 체적 (3) 내에 들어찬 연료는 차량이 출발하자마자 벤투리 (12) 에 의해 비워지게 된다. 따라서 이는 유효 배기 용량 (active venting capacity) 이다.
펌핑:
펌프 (5) 가 시작하자마자 (일반적으로 엔진이 시작하자마자), 벤투리 (12) 는 저장 체적 (1) 으로 배기 체적 (3) 을 영구히 비워낸다. 다른 벤투리 (11) 는 예비 체적 (2) 이 항상 이의 최대 용량까지 채워질 수 있도록 연료를 저장 체적 (1) 에서 예비 체적 (2) 으로 영구히 펌핑한다 (앞의 내용 참조).
환기:
배기 체적 (3) 에서, 배기 및 흡입 (deventilation) 이 ROV (9) 및 FLVV (10) 밸브에 의해 발생하고, 이는 일반적으로 최대 충진 수위에 도달할 때 (FLVV (10) 의 경우) 까지 및/또는 탱크가 경사지거나, 뒤집히거나 요동이 일어날 때 (ROV (9) 및 FLVV (10) 의 경우) 까지 개방되고 닫히지 않는다. 각각의 밸브는 표시되지는 않았으나, 기저부를 통해 탱크의 한쪽 면으로 개방되는 내부선에 의해 탱크의 외부와 연결된다. 저장 체적 (1) 이 이의 용적의 100 % 까지 실질적으로 채워질 수 있도록 하는 형태를 갖는 환기선 (8) 을 통해 저장 체적 (1) 은 환기된다.

Claims (13)

  1. - 벽에 의해 적어도 부분적으로 경계지워진 액체 저장용 제 1 체적;
    - 동일한 벽에 의해 적어도 부분적으로 경계지워진 탱크 배기용 제 2 체적;
    - 상기 체적들의 상부에 위치한 저장 및 배기 체적 사이의 연통 수단;
    - 상기 체적을 배기 회로와 연통하도록 하는 배기 체적의 상부에 위치한 적어도 하나의 오리피스;
    - 배기 체적 내 액체가 예정된 수위에 도달할 때 상기 배기 회로와의 연통을 차단할 수 있는 수단;
    - 상기 동일한 벽에 의해 적어도 부분적으로 경계지워지고 탱크 충진 파이프에 연결된 제 3 체적 또는 예비 체적;
    - 예비 체적으로부터 연료 또는 액체를 펌핑하고 엔진에 연료를 공급하거나 후처리 시스템에 액체를 공급하기 위한 공급 펌프;
    - 예비 체적 및 저장 체적의 상부에 위치하는 예비 체적 및 저장 체적 사이의 연통 수단; 및
    - 저장 체적으로부터 가져온 연료 또는 액체를 예비 체적에 공급하는 펌핑 수단을 포함하는 액체 탱크.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 저장 및 배기 체적은 단일 조각으로 제조된 각각의 상부벽 및 하부벽을 갖는 것을 특징으로 하는 액체 탱크.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 저장 체적 및 배기 체적 사이의 연통 수단은 저장 체적의 상부로 연장되어 두 체적을 분리시키는 밀봉된 칸막이를 통과하는 환기선을 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 탱크.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 탱크는 연소 엔진용 연료 탱크, 또는 배기 가스 후처리 시스템을 위한 요소 용액 또는 디젤 첨가제 형태의 액체 저장용 저장 탱크인 것을 특징으로 하는 액체 탱크.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 배기 체적은 엔진에 연료를 공급하거나 또는 후처리 시스템에 액체를 공급하는 공급 펌프에 의해 작동되는 벤투리를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 탱크.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 공급 펌프는 예비 체적 내부에 위치하고, 필터 및 게이지 중 하나 이상에 결합되고 이들의 모든 요소들이 예비 체적 내에 측면으로 도입된 기저부 또는 마운팅 플레이트에 고정되는 것을 특징으로 하는 액체 탱크.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 연료 또는 액체를 저장 체적으로부터 예비 체적으로 펌핑하는 수단은 공급 펌프에 의해 작동되는 벤투리를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 탱크.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 저장 체적은 배기 체적을 적어도 부분적으로 둘러싸고 배기 체적과 연통하는 수개의 환기선을 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 탱크.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 탱크는 동일한 벽에 의해 적어도 부분적으로 경계지워지는 제 3 체적을 포함하고, 이 체적은 또한 저장 체적에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸이고 배기 체적에 서로 근접하게 놓이며, 상기 각종 체적은 벽과 단일 조각으로 제조되는 칸막이 부분 및 공통의 통과 칸막이에 속하는 다른 부분에 의해 분리되는 것을 특징으로 하는 액체 탱크.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 액체 탱크의 제조 방법에 있어서,
    a) 돌출부들이 구비된 주형 공동 내에 패리슨이 위치하는 단계;
    b) 돌출부들이 서로 근접하게 놓이고 두 체적들 사이의 분리 칸막이의 적어도 일부를 패리슨 내부에 성형하는 방식으로 주형 공동이 폐쇄되는 단계;
    c) 주형 공동이 개방되고 탱크가 재성형되는 단계;
    d) 분리 칸막이의 상부에 두 체적 사이의 연통 수단이 구비되는 단계;
    e) 배기 체적이 배기 회로와 연통할 수 있도록 하는 적어도 하나의 오리피스가 배기 체적의 상부에 만들어지는 단계; 및
    f) 배기 체적 내의 액체가 예정된 수위에 도달할 때 상기 연통을 차단할 수 있는 수단이 설비되는 단계를 포함하는 액체 탱크의 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 패리슨이 두 부분이고 주형 공동이 폐쇄되기 전에 d) 내지 f) 단계 중 하나 이상이 실시되는 것을 특징으로 하는 액체 탱크의 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 체적들 사이의 연통 수단이 통과 칸막이에 의해 만들어지고; 배기 회로와의 연통을 차단하는 수단이 밸브 내에 도입되고; 그리고 통과 칸막이 및 밸브가 코어 삽입물을 사용하여 패리슨에 고정되는 것을 특징으로 하는 액체 탱크의 제조 방법.
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