JP2003536023A - 燃料タンクアタッチメントの透過及び漏れ防止設計 - Google Patents

燃料タンクアタッチメントの透過及び漏れ防止設計

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JP2003536023A JP2002502332A JP2002502332A JP2003536023A JP 2003536023 A JP2003536023 A JP 2003536023A JP 2002502332 A JP2002502332 A JP 2002502332A JP 2002502332 A JP2002502332 A JP 2002502332A JP 2003536023 A JP2003536023 A JP 2003536023A
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ジュセップ ロッシ
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Abstract

(57)【要約】 多層プラスチック燃料タンク（10）及び少なくとも１つの被覆成形された燃料タンクアタッチメント（100）を有するプラスチック燃料タンク組立体からの炭化水素放出分を減少させる方式。この方式は、２つの基本的な構成部品から成る。第１に、燃料タンクアタッチメント（100）の被覆成形外層（116）の膨潤特性は、燃料タンクアタッチメント（100）の遮断抵抗コア（101）と被覆成形外層（116）との間で漏れが生じる恐れのある経路を閉鎖するのに利用される。第２に、燃料タンクアタッチメント（100）の遮断抵抗コア（101）の遮断性は、多層プラスチック燃料タンク組立体からの炭化水素分子の拡散経路の長さを増大させるのに利用される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 〔技術分野〕 本発明は一般に、流体システムに関し、特に、多層プラスチック容器流体シス
テムのアタッチメントを通る放出を制御することに関する。
【０００２】 〔発明の背景〕 自動車用の燃料タンクは、長年にわたって用いられている。代表的な燃料タン
クは、形状が箱状、矩形又は円筒形であり、１０〜３０ガロン以上の液体燃料を
収容することができる。今日、自動車に据え付けられている殆どの現行型燃料タ
ンクは代表的には材質がプラスチック又は金属である。しかしながら、燃料は、
金属部分相互間の接合部を通り、計器センサポートから、エンジンへの及びエン
ジンからの燃料ラインから、或いは、燃料補給中に燃料タンクのネックから失わ
れる場合がある。さらに、プラスチックタンクの場合、燃料は、プラスチックそ
れ自体を通って失われる場合がある。
【０００３】 最近、燃料タンク技術の改良は、種々の積層又は複合構造を用いる熱可塑性材
料、複合材料又は熱硬化性材料からの燃料タンクの製造に向けられている。燃料
タンクにおけるかかる材料の使用に起因する一つの問題は、金属製タンクと比べ
た場合における燃料の透過性の増大に関連している。
【０００４】 これらプラスチック製タンクからの燃料の放出を減少させるため、改良の焦点
は、遮断層を追加し、その結果、多層壁を有するタンクが得られるようにするこ
とに向けられている。例えば、Harr氏に付与された米国特許第３，６１６，１８
９号は、ナイロンの遮断フィルムを含む多層を備えた改良型容器を教示している
。しかしながら、多層又は積層材料の製造では、手が込んでいて費用のかかる加
工工程及び高価な材料を必要とする場合が多い。
【０００５】 多層構造の遮断特性を改良する別の方法では、特定の化学的遮断材料タンクの
表面又はタンクを製造するのに用いられる熱可塑性組成物に付加することが必要
である。例えば、Walles氏の米国特許第３，７４０，２５８号及びShefford氏の
米国特許第４，３７１，５７４号は、スルホン酸又はスルホネート基をタンク材
料の表面に追加することにより遮断特性を向上させることができることを教示し
ている。さらに、Wood氏の米国特許第５，９２８，７４５号では、シクロデキス
トリンバリヤ添加剤を多層熱可塑性燃料タンクの少なくとも１つの層内に用いら
れた熱可塑性材料に添加している。これらシステムの多くは、遮断性を向上させ
たが、依然として相当な改良の余地がある。
【０００６】 上述の解決策は、多層燃料タンクシステムの遮断特性を向上させたが、これら
システムは、タンクへの取付け領域のところで生じる残油透過問題を解決してい
ない。燃料又は燃料蒸気は、プラスチック燃料タンクの層相互間の漏れ経路を通
り、或いは、アタッチメントと被覆成形層との間の露出表面に沿って逃げ出る場
合がある。
【０００７】 〔発明の概要〕 かくして、本発明の目的は、多層燃料タンクへの被覆成形状態のアタッチメン
トの膨潤特性を利用して被覆成形アタッチメントを構成する種々の材料相互間の
インターフェースのところの漏れが生じる恐れのある経路を閉鎖することにある
。
【０００８】 本発明の別の目的は、被覆成形状態のアタッチメントに用いられる材料の遮断
特性を利用して炭化水素分子の拡散経路の長さを増大させることにある。
【０００９】 上述の目的は、被覆成形部品を４つの方法で設計し直すことにより達成される
。第１に、キャビティー又は溝を多層設計の遮断部分の設計に付加して高密度ポ
リエチレン被覆成形層が、キャビティー又は溝の中で膨潤して２つの材料相互間
のインターフェースのところの漏れ経路を閉鎖することができるようにする。
【００１０】 第２に、タンク壁に相当する領域中のポリエチレン被覆成形層を、円筒形では
なく円錐形に成形して被覆成形材料の円錐形部分とタンク壁との間に溶着部又は
密着部を生じさせる。これにより、タンク壁とアタッチメントとの間に隙間が存
在しないようにする。
【００１１】 第３に、高密度ポリエチレンの被覆成形層内の炭化水素分子の拡散経路を長く
してアタッチメントを通る炭化水素分子の透過を減少させる。
【００１２】 第４に、遮断コアをアタッチメントの脚部に追加してポリエチレン層中に圧縮
応力を生じさせ、ポリエチレン層を遮断層に押しつけてこれら領域中の漏れ経路
を一段と遮断するようにする。この遮断コアの存在により、透過に対して幾分か
追加の防止効果が得られる。
【００１３】 本発明の他の目的及び利点は、添付の図面を参照して以下の詳細な説明及び特
許請求の範囲を参照すると明らかになろう。
【００１４】 〔実施形態の詳細な説明〕 今、図１を参照すると、自動車業界で一般に用いられている多層プラスチック
燃料タンク１０が示されている。タンク１０は代表的には、小さなプラスチック
ボトルを製造するのと非常によく似た方法で連続吹込成形法で製造される。タン
ク１０の壁１２は、プラスチックの多層で構成されている。壁１２の最も内側の
層１４及び最も外側の層２４は、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）で作られ、代
表的には、少量のカーボンブラックが、最も外側の層２４内のＨＤＰＥに混ぜら
れる。厚い粉砕再生材料層２２を主としてＨＤＰＥで作る。というのは、粉砕再
生材料は、製造工程で生じるスクラップから得られるからである。壁１２の中間
の薄いエチレンビニルアルコール（ＥＶＯＨ）コポリマー層１８が、炭化水素の
透過を本質的に防止する遮断層となる。機能性低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）
の接着剤２０が、ＥＶＯＨ層１８の各側に塗布されてＥＶＯＨ層１８が最も内側
の層１４及び粉砕再生材料層２２に接合されるようにする。当然のことながら、
他の材料も外側層又は遮断層として用いることができる。例えば、ナイロンを遮
断層として用いてもよい。
【００１５】 図１は、代表的には燃料タンク１２に取り付けられた１つのアタッチメント、
即ち、ロールオーバー弁６０を更に示している。ロールオーバー弁６０は、アセ
タール層６４上に被覆成形されたＨＤＰＥの層６２を有している。ＨＤＰＥの層
６２は代表的には厚さが１〜２mmである。ロールオーバー弁６０を燃料タンク壁
１２の最も外側の層２４に溶接するためのフランジ６６を有している。
【００１６】 ロールオーバー弁６０のこの設計は、２つの欠点を持っている。第１に、アセ
タール層６４とＨＤＰＥ層６２との間には接着結合部が無いので、箇所６８で始
まる炭化水素の漏れ経路が存在し、これは箇所７０及び箇所７４まで延びる。同
様に、第２の漏れ経路が、箇所７２で始まって、箇所７４及び箇所７０まで延び
ている。炭化水素燃料は、これら経路チャンネルを通って容易に漏れて、箇所７
０，７２，７４のところでＨＤＰＥ層６２を通って逃げることができる。と言う
のは、ＨＤＰＥは、透過遮断性が低いからである。
【００１７】 第２に、燃料タンク壁１２とロールオーバー弁６０との間にはその取付け箇所
のところに大きな隙間７６が存在する。かくして、ポリエチレンフランジ６６は
、ロールオーバー条件の間、燃料にさらされ、通常の運転モードの間、燃料蒸気
にさらされる。この場合も、ＨＤＰＥは透過遮断性が低いので、ポリエチレンフ
ランジ６６を通って相当な炭化水素の透過が生じる。
【００１８】 図２及び図３は、好ましい実施形態に従ってロールオーバー弁１００をタンク
壁１２に取り付けてロールオーバー弁１００を通るプラスチック燃料タンクから
の炭化水素の放出を減少させる改良型方式を示している。この新規な方式は、旧
式設計を４つの基本的な方法で改良している。第１に、一連のキャビティー１０
２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄ，１０２ｅ又は溝（図示せず）がアセター
ルコア１０１に種々の場所で追加されている。ＨＤＰＥ被覆成形層１１６は炭化
水素蒸気にさらされので、被覆成形層１１６は、キャビティー１０２ａ，１０２
ｂ，１０２ｃ，１０２ｄ，１０２ｅ又は溝内に膨潤してアセタールコア１０１と
ＨＤＰＥ被覆成形層１１６との間のインターフェースのところの漏れ経路を閉鎖
するロックを構成することになる。本発明の好ましい実施形態では、一連のキャ
ビティーのうちの２つ１０２ａ，１０２ｂが、フランジ１０８とタンク壁１２と
の間でロールオーバー弁１００の部分に追加され、これらキャビティーは、タン
ク壁１２への取付け箇所として役立つ。また、キャビティー１０２ｃ，１０２ｄ
，１０２ｅが、この領域中のフランジ１０８の反対側の端部に設けられ、これら
キャビティーは、燃料ライン（図示せず）への取付け箇所として役立つ。当然の
ことながら、システムの要件に応じてこれらキャビティー又は溝のサイズ及び配
置場所を変えることができる。
【００１９】 第２に、タンク壁１２に相当する領域中のポリエチレン被覆成形層１１６は、
円筒形ではなく、円錐形の形をしている。さらに、図３に最もよく示されている
ように、タンク壁１２は、図２に示すように垂直ではなく、ロールオーバー弁１
００に対して角度αをなして切断されている。好ましくは、この角度αは、中心
線１２０に対して８〜４０°である。ロールオーバー弁１００を燃料タンク１０
に取り付けるため、円錐形部分１０６をタンク壁１２の部分に実質的に嵌合させ
る。円錐形部分１０６は、中心線１２０に対する円錐形部分１０６の角度に相当
する角度βが角度αより僅かに小さいように設計されている。角度のこの僅かな
差により、円錐形部分１０６は位置１０９で壁１２に封着され、それにより、上
述の図２に示すように、炭化水素透過の隙間が生じないようになる。
【００２０】 第３に、アセタール部分１０４の長さをフランジ１０８中に延長させる。被覆
成形部分１１６をこれに対応して延長させてアセタール部分１０４を包囲する被
覆成形フランジ部分１１６ａを有するようにする。この延長により、被覆成形部
分１１６及びロールオーバー弁１００の被覆成形フランジ部分１１６ａの炭化水
素分子の拡散経路の長さが増大することになる。この結果、ロールオーバー弁１
００通る炭化水素の放出が減少する。
【００２１】 第４に、アセタール脚部１１０，１１２が、フランジ１０８の脚部に付加され
ている。脚部１１０，１１２は、２つの目的を持っている。第１に、脚部１１０
，１１２は、燃料又は炭化水素蒸気にさらされると、箇所１２２，１２４相互間
及び箇所１２４，１２６相互間で被覆成形ポリエチレン１１６に加わる圧縮応力
を生じさせる。これら応力により、被覆成形ポリエチレン１１６がアセタールコ
ア１０１に押しつけられ、炭化水素蒸気の漏れ経路が一段と遮られる。第２に、
脚部１１０，１１２が設けられているので、炭化水素の透過に対する追加の遮断
防止効果が得られる。
【００２２】 上述の４つの改造例は各々、それぞれ別個独立に残留蒸気放出を減少させたが
、これらをひとまとめに用いることにより採用される方式は、漏れと透過の両方
に起因する蒸発放出を最小限に抑える上で相当大きな影響力を持つ場合がある。
研究結果の示すところによれば、４つの改造例をひとまとめにして具体的に構成
すると、アタッチメントを通る放出を１／１０以下にすることができた。
【００２３】 本発明をプラスチック燃料タンク１０で用いられるロールオーバー弁１００の
改良という観点で説明したが、当然のことながら、上述の教示を多層プラスチッ
ク燃料タンク１０への他の殆どのアタッチメントに適用できることは理解されよ
う。例えば、本発明の教示を、遮断管、充填パイプ又はブローピン又はニードル
でできた穴を塞ぐのに用いられるプラグに適用できる。
【００２４】 さらに、上述の本発明をアセタールコア及びポリエチレン層の観点で説明した
が、本発明は、本明細書において教示した原理を具体化する任意他の設計を含む
ものである。と言うのは、当業者であれば、特に上記の教示に照らして改造例を
想到できるからである。例えば、ナイロンコアをアセタールコア１０１に代えて
用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来技術のロールオーバー弁としてのアタッチメントを備えた多層プラスチッ
ク燃料タンクの部分断面図である。
【図２】 本発明の好ましい実施形態のロールオーバー弁の断面図である。
【図３】 図２のタンクを開放する幾何学的形状の略図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロッシ ジュセップ アメリカ合衆国 ミシガン州 48124 デ ィアボーン ビーチモント ストリート 705 Ｆターム(参考） 3D038 CA22 CB01 CC04 CC20

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 多層プラスチック燃料タンク及び被覆成形された燃料タンク
    アタッチメントを有するプラスチック燃料タンク組立体からの炭化水素放出分を
    減少させる方法であって、前記多層プラスチック燃料タンクは、多層燃料タンク
    壁を有し、被覆成形燃料タンクアタッチメントは、遮断抵抗コア及びポリマー外
    層を有し、前記方法は、ポリマー外層の膨潤特性を利用して遮断抵抗コアとポリ
    マー外層との間で漏れが生じる恐れのある経路を閉鎖する段階を有していること
    を特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 遮断抵抗コアの遮断特性を利用して多層プラスチック燃料タ
    ンク組立体からの炭化水素分子の拡散経路の長さを増大させる段階を更に有して
    いることを特徴とする請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 ポリマー外層の膨潤特性を利用して遮断抵抗コアとポリマー
    外層との間で漏れが生じる恐れのある経路を閉鎖する段階は、少なくとも１つの
    キャビティー部分を遮断抵抗コアに設ける段階を含み、ポリマー外層は、前記少
    なくとも１つのキャビティー部分内に膨潤することができ、それにより遮断抵抗
    コアとポリマー外層との間で漏れが生じる恐れのある経路を閉鎖することを特徴
    とする請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】 被覆成形燃料タンクアタッチメントの中心軸線に対して第１
    の角度をなす円錐形部分を被覆成形燃料タンクアタッチメントに設ける段階と、
    多層燃料タンク壁のアタッチメント取付け箇所を被覆成形燃料タンクアタッチメ
    ントの前記中心軸線に対して前記第１の角度よりも僅かに大きな第２の角度に傾
    斜させる段階と、前記円錐形部分を多層燃料タンク壁の前記アタッチメント取付
    け箇所に封着する段階とを更に有していることを特徴とする請求項１記載の方法
    。
  5. 【請求項５】 多層タンク壁のアタッチメント取付け箇所を被覆成形燃料タ
    ンクアタッチメントの前記中心軸線に対して第２の角度に傾斜させる段階は、多
    層タンク壁のアタッチメント取付け箇所を第２の角度に傾斜させる段階を含み、
    前記第２の角度は、被覆成形燃料タンクアタッチメントの前記中心軸線に対して
    ８〜４０°であることを特徴とする請求項４記載の方法。
  6. 【請求項６】 遮断抵抗コアの遮断特性を利用して多層プラスチック燃料タ
    ンク組立体からの炭化水素分子の拡散経路の長さを増大させる段階は、遮断抵抗
    コアを前記ポリマー外層のフランジ内に延長させる段階を含むことを特徴とする
    請求項２記載の方法。
  7. 【請求項７】 少なくとも１つのアセタール脚部を前記延長部分に付加する
    段階を更に有し、前記少なくとも１つのアセタール脚部の底部は、多層燃料タン
    ク壁の外面に密に結合された前記フランジの部分と密に結合されることを特徴と
    する請求項６記載の方法。
  8. 【請求項８】 多層プラスチック燃料タンクに取り付けて用いられるプラス
    チック燃料タンクアタッチメントであって、少なくとも１つのキャビティー部分
    を備えたプラスチック遮断部分と、前記遮断部分上に成形されたプラスチック被
    覆成形部分とを有し、前記プラスチック被覆成形部分は、炭化水素透過物にさら
    されると、前記少なくとも１つのキャビティー部分内へ膨潤できることを特徴と
    するアタッチメント。
  9. 【請求項９】 前記プラスチック被覆成形部分は、円錐形領域を有し、前記
    円錐形領域は、前記プラスチック被覆成形部分を多層プラスチック燃料タンクに
    機械的に封着するよう多層プラスチック燃料タンクの燃料タンク壁に結合されて
    いることを特徴とする請求項８記載のアタッチメント。
  10. 【請求項１０】 前記プラスチック被覆成形部分は、多層プラスチック燃料
    タンクの外面に結合されたフランジを更に有し、前記フランジは、多層プラスチ
    ック燃料タンクから大気中への炭化水素の透過を防止する追加の手段を構成して
    いることを特徴とする請求項９記載のアタッチメント。
  11. 【請求項１１】 前記プラスチック遮断部分は、前記フランジ内に延びてい
    ることを特徴とする請求項１０記載のアタッチメント。
  12. 【請求項１２】 前記プラスチック遮断部分は、少なくとも１つの脚部を有
    し、前記少なくとも１つの脚部は、前記フランジ内に位置した状態で多層プラス
    チック燃料タンクの前記外面に密に結合されていることを特徴とする請求項１１
    記載のアタッチメント。
  13. 【請求項１３】 前記プラスチック被覆成形部分は、高密度ポリエチレンで
    構成され、前記プラスチック遮断部分は、アセタール樹脂で構成されていること
    を特徴とする請求項８記載のアタッチメント。
  14. 【請求項１４】 多層プラスチック燃料タンク組立体であって、内側遮断部
    分及び外側被覆成形部分を備えたアタッチメントと、タンク壁を備えた多層プラ
    スチック燃料タンクとを有し、前記外側被覆成形部分は、円錐形部分を有し、前
    記円錐形部分は、前記アタッチメントの中心軸線に対して第１の角度をなし、前
    記タンク壁の一部が、前記アタッチメントの前記中心軸線に対して第２の角度を
    なして切断され、前記タンク壁の前記一部は、前記円錐形部分に機械的に結合さ
    れて前記外側被覆成形部分を前記多層プラスチック燃料タンクに封着しているこ
    とを特徴とする多層プラスチック燃料タンク組立体。
  15. 【請求項１５】 前記第２の角度は、前記アタッチメントの前記中心軸線に
    対して８〜４０°であることを特徴とする請求項１４記載の多層プラスチック燃
    料タンク組立体。
  16. 【請求項１６】 前記外側被覆成形部分は、前記燃料タンク壁の外面に結合
    されたフランジを更に有し、前記フランジは、多層プラスチック燃料タンクから
    大気中への炭化水素の透過を防止する追加の手段を構成していることを特徴とす
    る請求項１４記載の多層プラスチック燃料タンク組立体。
  17. 【請求項１７】 前記内側遮断部分は、前記フランジ内に延びていることを
    特徴とする請求項１６記載の多層プラスチック燃料タンク組立体。
  18. 【請求項１８】 前記内側遮断部分は、少なくとも１つの脚部を有し、前記
    少なくとも１つの脚部は、前記フランジ内に位置した状態で、前記燃料タンク壁
    の前記外面に密に結合されていることを特徴とする請求項１７記載の多層プラス
    チック燃料タンク組立体。
  19. 【請求項１９】 前記外側被覆成形部分は、高密度ポリエチレンで構成され
    、前記遮断部分は、アセタール樹脂で構成されていることを特徴とする請求項１
    ４記載の多層プラスチック燃料タンク組立体。
  20. 【請求項２０】 前記アタッチメントは、ロールオーバー弁、遮断管、充填
    パイプ及びクロージャプラグから成る群から選択されることを特徴とする請求項
    １４記載の多層プラスチック燃料タンク組立体。
JP2002502332A 2000-06-06 2001-06-06 燃料タンクアタッチメントの透過及び漏れ防止設計 Abandoned JP2003536023A (ja)

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