JP2006258101A - キャニスタに対する圧力リリーフ機能を一体に備えた蒸気用ベントバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】燃料タンクと、関連する燃料システムと、関連する取付部品の完全な再加工を必要とすることなく、特に重力供給型の燃料タンクを用いた小型エンジンの上に、燃料蒸気の放出用制御に必要な機能を提供するような方法又は手段を提供する。
【解決手段】共通のハウジング12内に、燃料蒸気用ストレージキャニスタと蒸気用ベント／チッピング用バルブのアセンブリ10を、燃料タンク接続用のポート25、パージライン20及び大気用ベント18とともに提供する。蒸気用ベント／チッピング用バルブ28は、所定の蒸気圧力に達するまで蒸気の通気を防ぐ圧力リリーフバルブ30を含むが、この圧力リリーフバルブ30は、バキュームリリーフ用のチャンバ内に含むことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、蒸気用ベントバルブに関する。

５０ホースパワー（３７．２キロワット）よりも小さな小型エンジン、例えば、園芸用トラクター、芝刈り機、携帯型発電セット、さらに海事用機械などでは、近年、エンジンンに燃料蒸気の放出用制御を備えることが義務付けられている。

上述のような分野に用いられる小型エンジンは、通常、エンジンに近接して燃料タンクを配置しており、エンジンの取付具上にエンジンを装着することを容易にしている。広く一般に利用されている構成では、燃料タンクからエンジンのキャブレターまで重力により燃料を供給させているが、５０ホースパワー近くのエンジンを用いるような場合には、燃料用ポンプを使用することがある。

上述のような小型エンジンにおいて、特に上記分野に用いられる小型エンジンに、燃料蒸気の放出用制御システムを取付けるためには、さらなる部品や、燃料タンクの修正が必要されており、このため、エンジンと燃料システムを取付具上に取付ることが非常にコスト高になっていた。このことは、エンジンの終了期間中に燃料蒸気の放出を防ぐことが求められる場合だけでなく、運転中に取付具のチッピングやロールオーバーのような向きが損われる場合において、燃料タンクのメークアップエアーのベントを閉鎖させるようにバルブを備えることが求められる場合においても顕著であった。

大型エンジンの燃料タンクと燃料システムから燃料蒸気の放出を防ぐために広く利用されている技術では、吸着物を備えたストレージキャニスタを用いて、エンジンが始動するまで燃料蒸気を蓄えて、そして、蒸気をエンジンのエアーインレットまで引き寄せることを可能にして、エンジン内まで蒸気を引き寄せて、大気の導入によりキャニスタをパージさせている。このようなシステムは、エンジンから離して燃料タンクを備えるような、自動車用の大型エンジンにおいて長く用いられている。

しかしながら、エンジンと燃料タンクの容積を最小に保つことが求められ、エンジンの上や、エンジンの近くの位置の取付具上に、典型的にブラケットにより燃料タンクを取付ける小型エンジンの場合には、上述のような機能を備えることは、困難で、コスト高となることが知られていた。このことは、シリンダヘッド上に適当な空気流を提供して、適度に冷却させるように、接近してカウルされたエンジンのような、空冷エンジンの場合に、特に困難であった。さらに、ほとんどの小型エンジンを用いる分野では、エンジンの上に配置されるように重力供給型の燃料タンクを備えており、特に、エンジンがカウルされる場合には、エンジンを装着する取付具のために特定の構造を必要としていた。このため、特に、燃料タンクと、関連する燃料システムと、燃料タンクの取付部品の完全な再加工を必要とすることなく、特に上記重力供給型の燃料タンクを用いた小型エンジンの上に、燃料蒸気の放出用制御に必要な機能を提供する方法又は手段が求められていた。

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、上述した課題を解決するように、特に、燃料タンクと、関連する燃料システムと、燃料タンクの取付部品の完全な再加工を必要とすることなく、特に上記重力供給型の燃料タンクを用いた小型エンジンの上に、燃料蒸気の放出用制御に必要な機能を提供するような方法又は手段を提供することを目的とするものである。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、特に添付した図に示し、添付した特許請求の範囲に記載し、以下に説明する好適な実施形態では、燃料蒸気用ストレージキャニスタと、これに取付けられる蒸気用ベント／チッピング用バルブと、圧力リリーフバルブを含むが、これらは共通のハウジング内に一体に形成されて、小型エンジンの燃料タンクに近接して取付けられることを容易にし、また、燃料タンクとエンジンのエアーインレットまで、適当な可撓性の管によって接続されることを容易にする。上述した一体型のアセンブリは、コンパクトで、製造がシンプルで、比較的に低コストな装置を提供して、エンジンの終了期間中に燃料蒸気の放出制御を提供するとともに、エンジンの始動時に、蓄えた燃料蒸気のパージを行えるようにする。さらに、チッピングとロールオーバーに対する保護も備える。例示した実施形態の１つでは、ストレージキャニスタに対してフロート操作型の蒸気用ベント／チッピング用バルブを、所定の蒸気圧力に達するまで蒸気が逃げることを防ぐ"ヘッド"又は圧力リリーフバルブとともに取付けている。また、例示した他の実施形態では、圧力リリーフバルブは、可動型のバルブ部材にバキュームリリーフバルブを備えており、エンジン操作中や、燃料タンクの冷却中、またエンジンの終了期間中に、蒸気が圧縮される際、燃料タンク内にメークアップエアーを引き込むことを可能にして、燃料タンクの損傷を防ぐようにしている。

以下、添付した図を参照して、本発明に係る好適な実施形態について説明する。
図１を参照すると、符合１０を用いて、圧力リリーフバルブ／チッピング（tipping）用バルブとストレージキャニスタのアセンブリの実施例を示している。このアセンブリ１０は一体形成された共通のハウジング１２を含んでおり、このハウジング１２は、蒸気用ストレージチャンバ１４を定めるとともに、この一方の端部に蒸気用通路１６を形成し、また、通路１６との末端側に大気用ベント１８を形成している。また、通路１６が形成される端部には、分離用パージアウトレット通路２１を形成しており、この通路２１に対して直角の角度で連通するように通路２０を形成している。この通路２０は、フィッティング２３を介してハウジング１２の外部と連通できる。フィッティング２３は、破線で示すように、エンジンのエアーインレットと接続可能なように設けられている。そして、燃料蒸気は、破線で示すように、燃料タンクと接続可能なように設けられているフィッティング２７内の通路２５を通って、チャンバ１４内に導入される。

また、ハウジング１２内には蒸気用チャンバ２２が形成されるが、これは共通のハウジング１２と開口端部側で一体に形成することができる。

上記チャンバ２２はキャップ２４を用いて閉鎖されるが、このキャップ２４は、例えば溶着等の適当な手段によって、固定されて、密着されていてもよい。同様に、チャンバ１４は開口端部とともに形成されていてもよく、また、例えば溶着等によりこの上に密着されたキャップ２６によって閉鎖されていてもよい。また、キャップ２６は、大気（圧力）用バルブ１８と一体に形成されていてもよい。

蒸気用チャンバ２２は、この内部に、符合２８で示す、蒸気用ベント／チッピング用バルブと、符合３０で示す、蒸気用圧力リリーフバルブを備えており、これらは、蒸気用チャンバ２２内に取付けられる、バルブボデー３４に形成される蒸気用ベント３２と対向して設けられている。

図１に示した実施形態では、蒸気用ベント／チッピング用バルブはフロート３６を備えており、さらにこの上面に、蒸気用ベント３２の下方端部に形成されたバルブシート４０を閉鎖できるように、可撓性のバルブ部材３８を取付けている。そして、チャンバ２２内に燃料が入ると、フロートは上昇するように強制されるが、フロートが所定の高さに達すると、バルブ部材３８がバルブシート４０を閉鎖させて、この結果、チャンバ２２から蒸気が逃げることを防ぐようにする。液体燃料内におけるこの浮力に加えて、フロートは、チッピングやロールオーバーのような向きの損われる事態に対しては、重力により反応して、部材３８をバルブシート４０に対し閉鎖させるように移動させる。

符合３０で示す圧力リリーフバルブは、バルブボデー３４に取付けたカバー４４内にバルブ部材４２を配置しており、この部材４２は、通常、重力の影響によりベント３２の上方端部を閉鎖する。バルブ部材４２の重量は、燃料タンクと蒸気用チャンバ２２内に所定の圧力が及ぼされるまで、バルブを閉鎖したままにするように選ばれるが、この所定の圧力は、バルブ部材４２を上方に移動させて、この結果、蒸気が通路１６を通ってストレージキャニスタ１４に逃げることを可能にする。

また、キャニスタは、蒸気がキャニスタからパージアウトレット通路２０を通って逃げるように湾曲した通路を提供するバッフル面４６を備え、また、このバッフル面４６上にろ過材４８を配置していてもよい。

同様に、キャニスタの末端側にある大気のベント通路１８は、通路１８の内側の端部上にバッフル面を備え、また、ストレージチャンバ１４内に入るエアをろ過するろ過材５２を備えていてもよい。

また、ストレージチャンバ１４は、吸着材料５４を含んでいてもよい。バッフル５０とフィルタ５２は、適当なばね（弾性体）５６によって、吸着材料に対して付勢されていてもよい。図１に示した、本発明に係る実施形態では、吸着材料５４として、例えば活性炭のような、粒状炭素材料を用いることが望ましい。

図２を参照すると、本発明に係る他の実施形態が符合６０を用いて示されており、これに含まれる共通のハウジング６２によりストレージチャンバ６４を定めて、この端部に蒸気用通路６６を形成し、また、ハウジング６２の内部には蒸気用通路６６と末端側に大気用ベント６９を形成している。ハウジング６２は、蒸気用通路６６と連通する、蒸気用チャンバ６８の流体用の共通のハウジングとして形成されており、また、フィッティング７１内に流体用インレット７０を形成して備えるが、このフィッティング７１は、図２の破線に示すように、燃料タンクから燃料蒸気を受取るように接続可能なように設けられている。また、共通のハウジング６２は、この内部に、フィッティング７３内にパージアウトレット通路７２を形成して備えており、このフィッティング７３は、ハウジング６２から外側に延びて、これに対して、破線に示すように、エンジンのエアーインレットと連通するように、接続可能なように設けられている。また、通路７２は、クロス通路７４を通って、ストレージチャンバ６４と開口して連通している。

図２に示す実施形態では、ストレージチャンバ６４からの蒸気の流れは、適当なろ過材７６によってろ過されてもよく、そして、パージアウトレット用クロス通路７４又は、チャンバ６８に導く蒸気用通路６６のいずれかに到達する前に、バッフル７８の一連を通過することを必要とされてもよい。同様に、ハウジング６２の末端側の通路６９を通って流入する大気は、チャンバ６４に入る前に、バッフル８０とろ過材８２を通ることを必要とされてもよい。図１に示した実施形態を参照して上述したように、ストレージチャンバ６４は、例えば活性炭のような、粒状炭素材料等の吸着材料８４を備えていてもよい。また、必要に応じて、バッフル８０とフィルタ８２を吸着物８４に対して付勢させるように、ばね（弾性体）１０８を備えていてもよい。

フルイドチャンバ６８は、この内部にバルブボデー８６を備えるが、このバルブボデー８６は、符合８８で示す、蒸気用ベント／チッピング用バルブを含み、また、垂直方向に向うベント通路９０と、この下方端部にバルブシート９２を形成している。バルブ８８は、フロート９４を備え、この上方端部に可撓性のバルブ部材９６を備えていてもよい。そして、液体燃料がインレット７０を通ってチャンバ６８内とバルブボデー８６の内部に流入して、フロートが上昇して、燃料の液面が所定の高さに達すると、フロートの移動によりバルブ部材９６がバルブシート９２を閉鎖して、この結果、ベント通路９０を通って蒸気が逃げることを防ぐようにする。

バルブボデーはカバー９８を含むが、これは重力作用型の圧力リリーフバルブ部材１００を保持しており、この部材の重量により、ベント通路９０の上方端部に形成されたバルブシート１０２上に着座させて、燃料タンクと流体圧力用のチャンバ６８内が所定の圧力に到達するまで、蒸気が通路９０から逃げることを防ぐようにしている。

図２に示した実施形態では、重力作用型のバルブ部材１００は、中央に通路１０４を有するとともに、これを通る下方端部にバルブシートを形成しており、さらにこの内部に、球又はボール１０６のような可動型のバルブ部材を保持させている。バルブ部材１０６は、非常に軽重量の材料から形成されており、例えば、比較的に低めの比重を有するプラスチックから形成されている。

そして、ベント通路９０内のわずかな正の蒸気圧力によって、ボール１０６を図２に実線で示した位置から上方に移動させて、破線で示した位置、つまり通路１０４の下方の端部に形成したバルブシートに向わせている。バルブ部材１０６は、チャンバ６８内にわずかな副次的な大気圧力が発生すると、バキュームリリーフバルブとして機能して、バルブ部材１０６が通路１０４の下方の端部のバルブシートから落下させるようにして、蒸気とエアの双方またはいずれかを、ストレージキャニスタ６４から蒸気用通路６６を通って、ベント通路９０と通路７０を通って燃料タンクに流すようにしている。この通路９０の開口により、メークアップエアーの流れを提供して、エンジンの操作中や、周囲の温度よりも燃料タンクを冷やすような場合に、液体燃料が引き抜かれることに応じて、燃料タンクが損傷することを防ぐようにして、燃料タンク内にバキュームを生じさせている。

添付した図に示し、上述した本発明に係る実施形態は、共通のハウジング内に、蒸気用ストレージキャニスタ、蒸気用ベント／チッピング用バルブ、及び圧力リリーフバルブを提供し、このハウジングにはポートを備えて、エンジンの燃料タンク、エンジンのエアーインレット、及び大気用ベント手段と連通させるように、ホース等の管を介して接続可能にしている。従って、これら実施形態は、コンパクトで、シンプルで、比較的に低コストな燃料蒸気の放出用制御システムを、コスト高な修正を行うことなく、既存の小型エンジンや、対応する燃料タンクと速やかに接続できるように提供する。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、当該技術分野における通常の知識を有する者であれば、上述し、図に示した実施形態に対して、修正や変更を行うことは可能であると思料するが、これらは、添付した特許請求の範囲内に収まる限り、本発明の範囲内に含まれることを理解されたい。

本発明の実施形態に係る、蒸気用のストレージキャニスタとともに共通のハウジング内に一体に形成されるフロート操作型の圧力リリーフバルブを示す断面図だが、この際、圧力リリーフバルブを閉鎖位置で示す図である。 図１と同様に、本発明の他の実施形態を示す図であり、このリリーフバルブは、燃料タンク内に生じる副次的な大気圧力に応じて蒸気とエアーの双方又はいずれかを流通させるバキューム圧力のリリーフバルブを備えたものを示す図である。

符号の説明

１０、６０ アセンブリ
１２、６２ ハウジング
１４、６４ ストレージチャンバ
１６、６６ 蒸気用通路
１８、６９ 大気用ベント
２１、７２ パージアウトレット通路
２２、６８ 流体導入用チャンバ（蒸気用チャンバ）
２４、２６ キャップ
２５、７０ インレットポート（通路）
２８、８８ チッピング用バルブ（蒸気用ベント／チッピング用バルブ）
３０、１００ 圧力リリーフバルブ
３６、９４ フロート
４２ バキュームリリーフバルブ（バルブ部材）
４６、７８ バッフル
５０、８０ バッフル
５４、８４ 吸着材料（ろ過材）
１００ 重力作用型の部材
１０６ バキュームリリーフバルブ（球状のバルブ部材）

Claims (17)

1. 小型エンジンの燃料タンクに用いる、一体型の蒸気用ベント／チッピング用バルブと蒸気用ストレージのアセンブリ（１０、６０）であって、ハウジング（１２、６２）、圧力リリーフバルブ（３０、１００）及びチッピング用バルブ（２８、８８）を含み、
   （ａ）前記ハウジング（１２、６２）は、前記燃料タンクから燃料蒸気を受取るのに適するインレットポート（２５、７０）とともに流体導入用チャンバ（２２、６８）を一体形成して定めるとともに、前記ハウジングは、パージアウトレット（２１、７２）と大気用ベント（１８、６９）とともに蒸気用ストレージチャンバ（１４、６４）を一体に定め、さらに、蒸気用通路（１６、６６）を介して、前記ストレージチャンバを前記流体導入用チャンバと連通させ、
   （ｂ）前記圧力リリーフバルブ（３０、１００）は、前記流体導入用チャンバと関連付けられ、前記流体導入用チャンバ内が所定の圧力に達したら、前記蒸気用通路を通って、前記ストレージチャンバまで蒸気を流すように操作可能であり、
   （ｃ）前記チッピング用バルブ（２８、８８）は、前記流体導入用チャンバと関連付けられ、前記ハウジングの向きが損われるような場合には、前記蒸気用通路を通る流通を防ぐように操作可能であることを特徴とするアセンブリ。
2. 前記チッピング用バルブは、前記燃料タンク内の燃料が所定の高さに達したら、前記チッピング用バルブを閉鎖させるように操作可能なフロート（３６、９４）を含むことを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
3. 前記圧力リリーフバルブは、前記流体導入用チャンバ内で副次的な大気圧力が生じる場合には、反対方向の流れを行わせるように操作可能なバキュームリリーフバルブ（４２、１０６）を含むことを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
4. 前記バキュームリリーフバルブは、球状のバルブ部材（１０６）を含むことを特徴とする請求項３に記載のアセンブリ。
5. 前記圧力リリーフバルブは、重力により閉鎖位置に付勢される重力作用型の部材（１００）を含むことを特徴とする請求項３に記載のアセンブリ。
6. 前記蒸気用ストレージチャンバは、吸着材料（５４、８４）を備えることを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
7. 前記吸着材料は、粒状炭素材料を含むことを特徴とする請求項６に記載のアセンブリ。
8. 前記蒸気用通路は、バッフル（４６、７８）を含むことを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
9. 前記ストレージチャンバと前記流体導入用チャンバは、１部品として成形されることを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
10. 前記ストレージチャンバと前記流体導入用チャンバは、開口したキャビティとして１部品として成形され、キャップ（２４、２６）を溶着固定することで閉鎖されることを特徴とする請求項８に記載のアセンブリ。
11. 前記ストレージチャンバは、前記パージアウトレットと前記大気用ベントを通る流れをろ過する材料（５４、８４）を含むことを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
12. 前記パージアウトレットは、バッフル（７８）を含むことを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
13. 前記大気用ベントは、バッフル（５０、８０）を含むことを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
14. 前記ストレージチャンバは、前記蒸気用通路を通る流れをろ過する材料（５４、８４）を含むことを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
15. 小型エンジンの燃料タンクに用いる、一体型の蒸気用ベント／チッピング用バルブと蒸気用ストレージの装置（１０、６０）の製造方法であって、
    （ａ）流体受取り用ポート（２５、７０）を備えた流体導入用チャンバ（２２、６８）と、パージアウトレット（２１、７２）と大気用ベント（１８、６９）を備えた蒸気用ストレージチャンバとともに、ハウジング（１２、６２）を一体形成し、蒸気用通路（１６、６６）を介して、前記ストレージチャンバを前記流体導入用チャンバと連通させ、
    （ｂ）前記流体導入用チャンバ内に圧力リリーフバルブ（３０、１００）を配置して、前記流体導入用チャンバ内が所定の圧力に達するまで、前記蒸気用通路を通る流れを防ぐようにして、
    （ｃ）前記流体導入用チャンバ内に蒸気用ベント／チッピング用バルブ（２８、８８）を配置して、前記ハウジングの向きが損われるような場合には、ここから流体が逃げることを防ぐようにした、各ステップを有することを特徴とする方法。
16. 前記蒸気用ベント／チッピング用バルブを配置するステップでは、前記燃料タンク内の燃料が所定の高さまで上昇したら、前記バルブを閉鎖させるように操作可能なフロート（３６、９４）を配置することを含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. 前記ハウジングを一体形成するステップでは、前記流体導入用チャンバと前記ストレージチャンバを共通の部品として形成することを含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
    

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