JP2005537981A

JP2005537981A - 中空本体に液体を充填する密封及び安全装置

Info

Publication number: JP2005537981A
Application number: JP2004535506A
Authority: JP
Inventors: パトリックガナショー; ジャックコーヴ
Original assignee: イネルジーオートモーティヴシステムズリサーチ
Priority date: 2002-09-13
Filing date: 2003-09-12
Publication date: 2005-12-15
Also published as: AU2003271606A1; BR0306295A; CN100400324C; US7082973B2; EP1539519B1; DE60331443D1; CN1681677A; WO2004024488A1; FR2844486A1; US7191810B2; FR2844486B1; EP1539519A1; ATE458641T1; US20050205160A1; US20060169356A1

Abstract

本発明は、軟質エラストマー材料で作られ、ガン型ディスペンサによって中空本体に液体を充填するために用いられる密封及び安全装置に関する。本発明の装置は、（ｉ）小出し用ガンを包囲し、中空本体からのガスの放出を妨げるようになったリングシール（１３）と、（ｉｉ）中空本体内における過度の過剰圧力の場合に、例えば液体及び（又は）ガスの放出のための通路を形成するために外気に向かってのみ開くことができる弁（１５）とを有する。

Description

本発明は、中空本体に液体を充填する密封及び安全装置に関する。

一般的に言えば、タンクの充填中におけるタンクのガス抜き及びエンジンの休止及び蒸気燃料を消費しているエンジンの機能発揮の通常の期間中における空中へのガス放出に関連した問題の解決に取り組んでいる燃料タンク用の多くの安全システムが文献記載されている。これら問題に加えて、環境上の配慮に関し、大気中への漏れを最小限に抑えながら上述の作動中に放出された蒸気を回収するますます差し迫った必要性が存在している。

送出しノズルとタンクの充填オリフィスとの間の適度に完全な密封を達成する種々のシステムが知られている。例えば、米国特許第３，３３４，７７９号明細書は、３つのセグメント内へ滑り込まされた軟質材料製のダイヤフラムを開示している。ノズルを中へ押すことにより、ダイヤフラムが開くと共に送出しノズルのシールとして働いている充填ネックの内壁のところでセグメントが分離する。

しかしながら、公知のシステムには、次の多くの欠点、即ち、
・充填ネック内への液体の戻りを生じさせる過剰圧力がタンク内に発生すること、
・ノズルを介する液体蒸気の回収が行われないこと、
・タンク内にサージングが生じた場合に保護の手立てが無いこと、
がある。

本発明の目的は、公知システムの欠点を解決し、システムの全体的に小さなサイズを維持すると共に既存の従来型システムと同程度以下の安価さを維持しながらタンク内の圧力の急激な増大を管理するシステムを提供することにある。

この目的のため、本発明は、送出しノズルを用いて中空本体に液体を充填する軟質エラストマー材料で作られた密封及び安全装置であって、ノズルを包囲し、中空本体からのガスの流出を阻止する少なくとも１つの環状シールと、中空本体内に過度の過剰圧力が生じた場合に、中空本体の内部から外気に向かう液体及び（又は）ガスの逃げ出しを可能にする通路を形成するよう外気に向かってのみ開くことができる少なくとも１つの弁とを有する装置に関する。

本発明は密封及び安全装置に関する。「密封装置」は、中空本体の内部雰囲気を周囲大気から隔離できる任意の装置を意味するものと理解される。「隔離」という用語は、この場合、装置の使用中、漏れを僅かしか許容しないことを意味するものと解される。所要漏れレベルは、大気圧に対して４０ミリバールの試験圧力では漏れが毎時２０ｌ（リットル）、好ましくは毎時１２ｌを超えないように密封及び安全装置の取付け中に調節される。本発明の装置は又、安全装置、即ち、ユーザ及び環境にとって安全な仕方で液体をタンク内に貯蔵したりこれを取り扱うシステムである。かかるシステムは、外部環境を液体の漏れが無く又は望ましくないガスの発散が無いよう維持しながら、ユーザを危険な状況、特に爆発、爆縮、燃焼又は汚染の危険から遮蔽保護する。

本発明によれば、密封及び安全装置は、軟質エラストマー材料、即ち、機械的応力の影響により弾性変形できる材料で作られる。

エラストマー材料の全てのカテゴリー、例えば、天然エラストマー、例えばゴム、種々の合成エラストマーが適している。合成エラストマーのうち、人工ゴム、合成コポリマー及びエラストマー特性を備えたポリマーが特に適している。多くのポリマー及び（又は）コポリマーの配合物も又、かかる配合物の成分のうち少なくとも１つがエラストマー特性を有する限り適している場合がある。かかる材料の例は、任意的に第３の成分である熱可塑性ポリマー、例えばポリオレフィンエラストマー又はオレフィンエラストマーコポリマーを組み合わせたブタジエン−スチレン樹脂である。

本発明の装置は、中空本体の充填のためのものである。「中空本体」は、表面が少なくとも１つの空所又は凹状部分を備えた任意の構造体を意味するものと解される。好ましくは、「中空本体」は、この場合、液体及び（又は）ガスを収容する閉鎖構造体を意味する。バット及びタンクが特に好ましい。本発明の中空本体は、燃料タンク、特に現在自動車に搭載され又はこれに装備されるよう設計された燃料タンクとして用いるのに特に好適である。

中空本体を充填する液体は、任意の種類の無機及び（又は）有機液体であってよい。特に、かかる液体は、少なくとも１つの溶質を含む場合がある。

本発明の装置は、周囲温度での揮発性が水及び水溶液の揮発性よりも高い液体でタンクを満たすのに好適である。これは、燃料タンクを液体燃料、例えばガソリン又はディーゼル油で満たすのに特に好適である。

本発明によれば、中空本体は、液体送出しノズルを用いて充填される。かかるノズルは、中空本体に流入する液体の到来及び送出し量を制御する。かかるノズルは一般に、中空本体がほぼ満杯のとき、液体の送出しの自動トリガ及びシャットオフを行うシステムを更に備えている。

本発明によれば、この装置は、ノズルを包囲する少なくとも１つの環状シールを有している。この環状シールは、送出しパイプの外面上に折り返されるエラストマー材料製の少なくとも１つのリップを有する。２つの環状リップを備えた装置が、良好な結果をもたらした。
環状シールは、中空本体からのガスの流出を妨げるよう設計されている。密封の観点で上述した最小の漏れが許容されるものとする。

本発明によれば、密封装置は、中空本体内に過度の過剰圧力が生じた場合に、中空本体の内部から外気に向かう液体及び（又は）ガスの逃げ出しを可能にする通路を形成するよう外気に向かってのみ開くことができる少なくとも１つの弁を更に有する。

「過度の過剰圧力」は、急に生じ、例えば、充填中、ノズルの自動トリガシステムの故障の場合に生じる偶発的な過剰圧力を意味するものと解される。かかる過度の過剰圧力は、極端な異常状況、例えば発火又は爆発の場合の迅速な高い温度上昇の場合にも生じる場合がある。この弁の機能は、中空本体の一体性を保ち、かかる偶発的状況の際の中空本体の破裂又は損傷を阻止することにある。
弁は、開くと、中空本体のすぐ近くで外気に通じる通路を形成する。

本発明の弁の特定の実施形態は、エラストマー材料で作られた環状リップの形態である。この実施形態では、リップの一端部は、密封装置と一体であるのがよく、その他端部は、通路を境界付ける硬質要素に弾性力で当接するのがよい。「硬質」は、弾性ではない材料の状態を意味するものと解される。

開放位置では、リップは好ましくは、液体及び（又は）ガスの流れを可能にするオリフィスを開く。このオリフィスは、通路の近くで硬質部分に穴あけされたものであるのがよい。オリフィスは好ましくは、送出しノズルの軸線に垂直な当初の方向における液体及び（又は）ガスの流れを可能にする。
また、硬質要素は好ましくは、オリフィスを境界付ける。最も好ましくは、この硬質要素は、オリフィスの境界を定め、その周囲全体を構成する。

本発明の弁の別の特定の実施形態は、逆流防止フラップ弁の形態である。フラップ弁は、環状シールとは無関係であるのがよい。これは有利には、小出しノズルが本発明の密封及び安全装置内に嵌まっているとき、小出しノズルに近接して配置される。通路の環境と適合性のある逆流防止フラップ弁の全ての形態を用いることができる。
特に適した逆流防止フラップ弁の一例は、逆さまの傘の形態をしたエラストマー材料製のメンブレンの弁である。

本発明の装置について興味を引く変形実施形態は、装置が中空本体側にエラストマー材料で作られた閉塞子を更に有する形態である。閉塞子は、送出しノズルの挿入方向において装置の下流側に配置されている。この閉塞子は、密封及び安全装置と適合性のある任意形状のものであってよい。良好な結果をもたらす一例は、エラストマー材料で作られたダイヤフラムによって形成された閉塞子、例えば、少なくとも４つのセグメントの状態に細長く切断されたかかる材料の円板によって形成された閉塞子である。

本発明の装置は、タンク、例えば燃料タンク、例えば自動車に見られる燃料タンクである中空本体に最適である。
中空本体がかかる燃料タンクである場合、本発明の装置は有利には、燃料送出しノズルのガイド内へ組み込まれる。この種のガイドは一般に、燃料タンクの充填ネックの頂部内へ挿入される。その機能は正確に言えば、問題の無い充填を可能にするためにノズルをネックの頂部内に位置決めすることにある。補足的に言えば、このガイドは一般に、問題の自動車には不適切なグレードの燃料の充填を阻止するために機械的分極化装置を更に備える。ガイドは、種々の材料で作られたものであってよく、かかる材料としては、金属及び硬質プラスチックが挙げられる。好ましくは、このガイドは、硬質プラスチックで作られる。

本発明の装置がノズルガイドの一部である後者の実施形態では、タンクと、ガス抜き及び空中への放出又は逃がしを行うフラップ弁を有する幅の広い燃料システムにガイドそれ自体を組み込むのがよい。この装置は、燃料システム全体が、蒸気を通し、タンク内の最大液体レベルを規定するブリーザパイプを更に有する場合非常に適している。このパイプは、タンクの頂部をタンク側において密封装置の下流側で充填ネックの上部に連結している。この燃料システムでは、脱ガス及び空気へのガス抜きを行うフラップ弁は、フロート弁である場合が多い。フロートのフロートラインは一般に、フラット弁が２つの場合にのみ、即ち、タンクが所定の限度を超えて傾けられ又は完全に逆さまになった場合及び程度が所定値を超える燃料の一時的な運動中の場合にのみ閉じられるよう調節される。

この燃料システムでは、タンクの頂部を充填ネックの上部に連結していて、蒸気を通し、最大液体レベルを規定するブリーザパイプを主として、タンクの容積部及び充填ネックの容積部の外部に配置するのがよい。この場合、このパイプは、その両端部のうち一方がタンクの上壁を貫通してその頂部内へ入っている。また、このパイプの他端部は、密封システムの下流側で充填ネックを貫通している。

変形実施形態では、蒸気を通し、最大液体レベルを規定するブリーザパイプを全体としてタンクの容積部及び充填ネックの容積部内に配置してもよい。
２つの上述の変形実施形態では、蒸気を通し、最大液体レベルを規定するブリーザパイプは好ましくは、ノズルを介してタンク内に存在するガスの完全な充填を可能にするほど十分大きな直径を有する。

上述の実施形態と適合性のあるもう１つの変形実施形態は、蒸気を通し、最大液体レベルを規定するブリーザパイプが、ガス抜き及び空中放出型フラップ弁とは異なっていて、タンク内の最大液体レベルに達すると通路を閉鎖するフロート弁を介してタンクの頂部内へ開口する形態である。

図１は、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）ガイド（４）内へ組み込まれたエラストマー材料製の密封及び安全装置（６）の断面図である。送出しノズル（５）が、ガイド（４）内に挿入されていて、装置（６）を通り抜けている。ノズル（５）の注ぎ口のパイプの外面に折り返されるエラストマー材料で作られた２つのリップ（１２，１３）から成る環状シールが、漏れを生じさせないようにする。ダイヤフラム（１４）の形態をした閉塞子が、装置（６）の下流側への延長部をなし、この閉塞子は、ノズル（５）を押し込むことにより開かれた位置で示されている。

エラストマー材料で作られた環状リップ（１５）の形態をした弁が、装置（６）と一体であり、装置（６）の上流側の延長部をなしている。通常の位置では、環状リップ（１５）は、ガイド（４）の一部をなす剛性縁部（７１）に閉鎖状態で当たっている。環状リップは、ガイド（４）の合成部分に穴あけされた環状オリフィス（７２）を覆っている。密封及び安全装置（６）の上流側でノズルの付近に位置するガイド（４）の形態は、ガス及び（又は）液体を逃がす空間（７３）を生じさせる。

充填ネックの内側（１６）に対する偶発的なサージングの場合、リップ（１５）が開いてオリフィス（７２）を開き、かくしてノズル（５）の軸線の方向に垂直な当初の方向においてガス及び（又は）液体の通路を形成することができ、かかるガス及び（又は）液体は、空間（７３）を介して逃げて最終的にガイド（４）の頂部の上方の外気（１７）に達する。

図２は、本発明の密封及び安全装置（６）の別の変形実施形態の断面図である。この変形実施形態では、図１のオリフィス及び環状リップに代えてエラストマー材料で作られた逆さまの状態の傘の形態をした逆流防止フラップ弁（７４）の形態の弁が用いられている。傘（７５）の周囲の端は、ネックの内部（１６）に加わる高過ぎる圧力の影響により開く可撓性円形リップとして働く。

図３は、本発明の密封及び安全装置（６）を有する充填ネック（２）の頂部の断面図である。この図は、ネック（２）の内部に配置された蒸気のブリーザパイプ（８）を示している。

図４は、充填ネック（２）の頂部を有し、更に、燃料タンク（１）、液体捕捉容積部（３０）を備えた常開のフロート（１１）付きフラップ弁（７）及びキャニスタ（１８）を更に有する幅の広い燃料システムを示す。蒸気を通し、最大液体レベルを規定するブリーザパイプ（８）が、タンク（１）からネック（２）内への液体の流出を阻止するよう設計された逆流防止フラップ弁（３１）の各側で終端する２つの部分に分けられている。タンク（１）内では、パイプ（８）の延長部として、部分（９）で終端するサイホンが設けられ、この部分（９）は、タンクの頂部に入って最大許容液体レベルを規定する。

図５は、充填ネック（２）の頂部の変形実施形態を示しており、この変形実施形態では、蒸気を通し、最大液体レベルを規定するブリーザパイプ（８）がこのネックの容積部の外部に配置されている。この変形実施形態では、パイプ（８）は、その長さの大部分がタンク（図示せず）の外部に位置したままであり、かかるパイプは、タンクの上壁を貫通し、最大許容液体レベルまで内容積部の頂部に入っている。

本発明の範囲を限定することなく本発明を説明する図である。本発明の範囲を限定することなく本発明を説明する図である。本発明の範囲を限定することなく本発明を説明する図である。本発明の範囲を限定することなく本発明を説明する図である。本発明の範囲を限定することなく本発明を説明する図である。

Claims

送出しノズル（５）を用いて中空本体（１）に液体を充填するための、軟質エラストマー材料で作られた密封及び安全装置（６）であって、
前記ノズル（５）を包囲し、前記中空本体（１）からのガスの流出を阻止するための少なくとも１つの環状シール（１２）と、
少なくとも１つの弁（１５）とを有し、該少なくとも１つの弁（１５）は、前記中空本体（１）内に過度の過剰圧力が生じた場合に、外気（１７）に向かってのみ開き、液体及び／又はガスが前記中空本体（１）の内部から、前記外気（１７）に向って逃げ出すことができる通路を形成し、前記弁（１５）が、環状シール（１２）と独立し、前記ノズル（５）の近くに設けられた逆流防止フラップ弁であり、
該逆流防止フラップ弁が、逆さまにした傘（７４）の形態を有し、エラストマー材料で作られている、
装置（６）。
前記中空本体（１）側にエラストマー材料で作られたダイヤフラム（１４）を有する、請求項１記載の装置（６）。
前記中空本体（１）が燃料タンクである、請求項１又は２記載の装置（６）。
前記燃料タンク（１）の充填ネック（２）の頂部に挿入された燃料送出しノズル（５）用の、硬質プラスチックで作られたガイド（４）に組み込まれている、請求項３記載の装置（６）。
前記ガイド（４）はそれ自体、幅の広い燃料システム中に組み込まれ、前記燃料システムは、タンク（１）と、充填中ガス抜きし、作動中空中へ放出するためのフロート（１１）を備えたフラップ弁（７）と、前記タンクの頂部を、前記タンク（１）側で、前記密封装置（６）の下流側で、前記充填ネック（２）の上部（１０）に連結する、蒸気を通し、前記タンク内の最大液体レベルを規定するためのパイプ（８）とを有し、
前記フラップ弁（７）は、前記タンク（１）の充填中及び作動期間中、通常、開き、前記フロート（１１）のフロートラインは、前記フラップ弁（７）が、前記タンク（１）が所定の限度を超えて傾けられ又は完全に逆さまになった場合、及び、程度が所定値を超える燃料の一時的な運動中の場合、という２つの場合にのみ、閉じられるよう調節される、
請求項４記載の装置（６）。
前記タンク（１）の頂部を前記充填ネック（２）の上部（１０）に連結する、蒸気用ブリーザパイプ（８）が、前記タンク（１）の容積部及び充填ネック（２）の容積部内に完全に納められている、請求項５記載の装置（６）。