JP2006290085A - フロートバルブのシール構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 樹脂製の弁体と弾性体の弁体との２重シール構造にすることにより、シール効果を向上させてなるフロートバルブのシール構造を提供すること。
【解決手段】 ケースと、該ケース内に形成される空間に上下動自在に設けられるフロートと、該フロートの上方に設けられる上部開口と、前記フロートの上部に設けられ、前記上部開口を開閉する樹脂製の第１の弁体と、前記フロートの上部で前記第１の弁体の下方に設けられ、前記上部開口を開閉する弾性を有する第２の弁体とを有し、第１の弁体および第２の弁体とで前記上部開口を開閉するフロートバルブのシール構造。
【選択図】 図１

Description

本願発明は、フロートバルブのシール構造、例えば自動車等の燃料タンク内の燃料蒸発ガスを燃料タンク外に設けたキャニスタへ流出させてキャニスタの吸着剤に吸着させ、さらに燃料油面上昇時に燃料タンク内の燃料がキャニスタへ流出することを防止するフロートバルブのシール構造に関する。

従来、自動車用燃料系のフロートバルブのシール構造として図６に示すものが知られている。このフロートバルブ１のシール構造は、樹脂製のケース２によって形成される空間内に、上部に弁体４を一体に形成した樹脂製のフロート５が設けられてなり、燃料タンク６内にケース２が挿入され、その上方にカバー３を設ける形態で燃料タンク６の上壁面に取り付けられる。

また、前記ケース２の上面略中央には、弁座８が形成される開口９が設けられ、同ケース２の上方側面には、複数の燃料蒸発ガス用の通気孔７が形成され、同ケース２の底面には、複数の燃料出入孔１０が設けられる。

そして、通常時、フロート５は下方に位置し、開口９は開放されているため、燃料タンク６内の温度が上昇する等により燃料タンク６内に燃料蒸発ガスが発生すると、発生した燃料蒸発ガスは、通気孔７および燃料出入孔１０からケース２内に入り、開口９からカバー３内に開口される連通路１１を経て図示しないキャニスタに至りキャニスタ内に設けられる吸着剤に吸着される。

車両が上下動したり旋回等すると燃料タンク６内の燃料油面１２は大きく変動する。すると燃料の一部は燃料出入孔１０からケース２内に侵入し、侵入した燃料は、フロート５を押し上げる。するとフロート５の上部に形成される弁体４は、開口９に形成される弁座８に当接し、開口９を閉鎖する。その結果、燃料が開口９および連通路１１を介してキャニスタに流出することはない（特許文献１参照）。

ところで、従来例のフロートバルブは、軽量化或いはコスト面等を考慮し、図６に示すもののように、弁体４を樹脂製のフロート５と一体に形成し、弁座８を樹脂製のケース２と一体に形成することにより、樹脂製の弁体４と樹脂製の弁座８との当接で開口９のシールを行うものが多々用いられている。

このようなフロートバルブは、樹脂製の部材同士の当接であり、シール効果を高めるためには当接面の接触精度を上げる必要があるところ、樹脂成形により成形されるもの以上に精度が求められるものにおいては、成形後に表面加工を行う等の処置が必要となり、そのような処置を施すと必然的にコストが高騰するという問題を有していた。

また、例え、弁体および弁座に表面加工を施したとしても、自動車等の燃料タンクは、常時振動を受けており、強い振動を受けると弁体および弁座の当接が外れ、ケース２内に侵入していた燃料が、開口９外に流出するという問題をも有していた。
特開平８−２４４４７７号公報

本願発明の目的は、このような問題を解決することで、樹脂製等の弁体と弾性体の弁体との２重シール構造にすることにより、シール効果を向上させてなるフロートバルブのシール構造を提供することである。

上記目的を達成するため、本願発明は以下の構成を採用する。

請求項１に係る発明では、ケースと、該ケース内に形成される空間に上下動自在に設けられるフロートと、該フロートの上方に設けられる上部開口と、前記フロートの上部に設けられ、前記上部開口を開閉する樹脂製等の第１の弁体と、前記フロートの上部で前記第１の弁体の下方に設けられ、前記上部開口を開閉する弾性を有する第２の弁体とを有し、第１の弁体および第２の弁体とで前記上部開口を開閉する構成。また、請求項２に係る発明では、前記第２の弁体は、ゴム製である構成。

そして、このような構成により、第１の弁体の密閉精度を必要以上に高める必要がなくなり、車両の上下動時や旋回時に例え第１の弁体が一時的に開放したとしても、第２の弁体が上部開口の閉鎖状態を維持するため、上部開口から燃料が流出することはない。

請求項３に係る発明では、フロートバルブ閉鎖時、前記第２の弁体は、当接する弁座に対し変形状態になる構成。そして、このような構成により、第１の弁体および第２の弁体それぞれでの上部開口の閉鎖がより確実に行われる。

請求項４に係る発明では、前記第１の弁体は球状であり、第２の弁体はリング状である構成。そして、このような構成により、従来のフロートバルブに簡単な変更を施すだけで作成することができる。

請求項５に係る発明では、請求項１〜４に係る発明の作用に加え、前記第１の弁体および第２の弁体には、撥油性又は撥水性処理を施す構成。そして、このような構成により、弁体と弁座とのシール部には、ミクロ的に見ると多数の凹凸があり微少漏れの恐れがあるが、弁体に撥油性処理を施すことによりシール性が高まる。

請求項６に係る発明では、請求項１〜５に係る発明の作用に加え、前記フロートバルブは、自動車用燃料系に用いられる構成。そして、このような構成により、燃料タンク内の燃料がキャニスタに流出することがなくなる。

請求項１、２に係る発明では、フロート上部の上部開口を開閉する樹脂製等の第１の弁体と、第１の弁体の下方に設けられ、上部開口を開閉する弾性状で有り、ゴム製である第２の弁体とからなり、第１の弁体および第２の弁体とで上部開口を開閉することにより、車両の上下動時や旋回時に例え第１の弁体が一時的に開放したとしても、第２の弁体が上部開口の閉鎖状態を維持することができるため、上部開口からの燃料の流出を防止することができるとともに、フロートバルブの信頼性を高めることができる。

請求項３に係る発明では、フロートバルブ閉鎖時、第２の弁体を、弁座に対し変形して当接させることにより、請求項１に係る発明の効果に加え、第１の弁体および第２の弁体のそれぞれに与えられた閉弁機能で上部開口を閉鎖することができ、フロートバルブのシール性をより高めることができる。

請求項４に係る発明では、第１の弁体は従来通りの球状で、第２の弁体はリング状にすることにより、請求項１〜３に係る発明の効果に加え、従来のフロートバルブに多少の変更を施すだけで作成することができ、その生産コストの高騰を必要最小限に抑えることができる。

請求項５に係る発明では、第１の弁体および第２の弁体に撥油性又は撥水性処理を施すことにより、請求項１〜４に係る発明の効果に加え、弁体と弁座とのシール部の微少な凹凸よりの漏れをより確実に防止することができる。

請求項６に係る発明では、フロートバルブを自動車用燃料系に用いることにより、請求項１〜５に係る発明の効果に加え、燃料タンク内の燃料がキャニスタに流出されることを防止することができ、自動車用燃料タンクの信頼性を向上することができる。

図１にフロートバルブの弁体が閉状態を示す全体断面図を示し、図２に図１の弁体部の拡大断面図を示し、図３に弁体が開状態の弁体部の拡大図を示す。本願発明のフロートバルブのシール構造は、どのような用途に用いられるものでも良いが、以下においては、自動車用の燃料系に用いられるものについて説明する。

フロートバルブ２０は、ケース３０、ケース３０内に配置されるフロート５０、ケース３０を燃料タンク４５に固定するフランジ４４等からなる。

ケース３０は、下方が開放された円筒状の樹脂製部材であり、内部に内部空間３１が形成される。ケース３０の上壁面３２の中央には、内部空間３１に連通する上部開口３３を中心に有する筒状体３４が一体に形成され、該筒状体３４の内部には、略下半分にわたり下方に拡開したテーパー状通路３５が形成される。そして、テーパー状通路３５の上方には、後記の第１の弁体５３が当接する第１の弁座３６が形成される。さらに、筒状体３４の底壁面には、後記の第２の弁体５５が当接する第２の弁座３７が形成される。

また、前記上部開口３３の上方には、ケースカバー３８が設けられるとともに、該ケースカバー３８には連通路３９が連結される。この連通路３９は、図示しないキャニスタに連通されており、燃料タンク内の燃料蒸発ガスをキャニスタに排出したり、大気を燃料タンク内に導入する。

ケース３０内には、内壁面に沿って垂直方向に複数のリブ４０が設けられており、該リブ４０は、ケース３０の内壁面とフロート５０の側壁面との間に空間を確保し、燃料蒸発ガス等の通路を形成するとともに、その先端部でフロート５０の上下動をガイドする。

ケース３０の底部には、底板４１が取り付けられる。この底板４１には、燃料等が内部空間３１に侵入するための複数の底部開口４２が穿設され、給油時等に燃料タンク４５内の燃料は、底部開口４２より内部空間３１に侵入する。

また、ケース３０の上方の側壁面には、複数の通気孔４３が設けられ、燃料タンク４５内の燃料蒸発ガスは、この通気孔４３より、内部空間３１に侵入し、連通路３９を介し図示しないキャニスタに排出される。さらに、ケース３０の上端側壁面には、フランジ４４が一体形成されており、このフランジ４４を燃料タンク４５の上壁面に固定することにより、フロートバルブ２０は燃料タンク４５内に挿入される形態で取り付けられる。

フロート５０は、略円柱状の部材であり、軽量な樹脂部材で形成される。その底部には、コイル状のスプリング５１が配設される凹み５２が形成される。該スプリング５１は、凹み５２と底板４１との間に狭持され、そのばね力のみではフロート５０を上動する力はないが、ケース３０内に燃料が侵入したときにフロート５０の上動を助ける。

フロート５０の上部には、下方に拡開し球状で山形状の第１の弁体５３が一体に形成され、この第１の弁体５３は、閉弁時、筒状体３４内のテーパー状通路３５の上方に形成される第１の弁座３６に当接される。

また、山形状の第１の弁体５３の根本部近傍には、図２、図３に示すようにリング状の溝５４が形成されるとともに、このリング状の溝５４内には、ゴム製で平板且つリング状の第２の弁体５５が嵌合される。

この第２の弁体５５は、閉弁時、筒状体３４の底壁面に形成される第２の弁座３７に当接される。この当接は、第２の弁座３７が第２の弁体５５を押し下げ、図２で示すように第２の弁体５５の外周部が下方に押し下げられる形態となる。このような形態になるように当接することにより、第１の弁体５３と第１の弁座３６との当接と、第２の弁体５５と第２の弁座３７との当接がほぼ同時に且つほぼ均等に行われる。

そして、車両の振動等で、例え第１の弁体５３と第１の弁座３６との当接が外れたとしても、第２の弁体５５の変形が依然として維持されている限りにおいては、第２の弁体５５と第２の弁座３７との当接は、維持されるため、内部空間３１の燃料が上部開口３３側に流出することはない。

フロートバルブ２０の組み立てについて説明する。まず、ケース３０を逆さにし、リング状の溝５４内に第２の弁体５５を嵌合したフロート５０を、第１の弁体５３が筒状体３４のテーパー状通路３５に嵌入する形態でケース３０内に挿入する。次いで、コイル状のスプリング５１をフロート５０底部の凹み５２に挿入する。

次いで、底板４１でケース３０の底部を接着剤、溶着或いはスナップフィット等の手段で固定し閉蓋する。この際、スプリング５１の他端部は、底板４１の上面に当接される。フロートバルブ２０を組み立てた後は、正立した状態で燃料タンク４５内に挿入し、フランジ４４を燃料タンク４５の上壁面に固定して使用することになる。

なお、図示しないが、第１の弁体５３、第２の弁体５５、第１の弁座３６及び第２の弁座３７の少なくとも一つを撥油性或いは撥水性の材料で形成したり、或いは少なくとも一つに撥油性或いは撥水性の表面処理を施しても良い。

第１の弁体５３、第２の弁体５５、第１の弁座３６及び第２の弁座３７からなるシール部のシール状態をミクロ的に見ると多数の凹凸が存在し、その凹凸から予期せぬ漏れが発生する恐れがあるが、シール部を撥油性或いは撥水性の材料で形成したり、或いはシール部に撥油性或いは撥水性の表面処理を施すことにより、そのような予期せぬ漏れをより確実に防止することができる。

次に作用について説明する。通常時、油面５６は、図１に示すような位置にあり、燃料タンク４５内で発生した燃料蒸発ガスは、通気孔４３および底部開口４２より、内部空間３１に入り、上部開口３３および連通路３９を介してキャニスタに送られる。燃料タンク４５が振動し、油面５６が底部開口４２を塞いだとしても、通気孔４３はケース３０の上方に設けられているため、燃料蒸発ガスの排出は支障なく行われる。

車両の上下動時や旋回時に油面５６が大きく振動した時等には、燃料が底部開口４２から内部空間３１に侵入する。侵入した燃料は、ケース３０の内壁面とフロート５０の側壁面との間の内部空間３１を通り、上部開口３３を経て連通路３９に流れようとする。

しかしながら、内部空間３１に侵入する燃料は、フロート５０を押し上げるとともに、フロート５０には、さらに浮力およびスプリング５１の付勢力も加わる。そのため、フロート５０は、即座に上動し、第１の弁体５３は、第１の弁座３６に当接し、第２の弁体５５は、第２の弁座３７に当接する。

そして、図２で示すように第２の弁体５５は、第２の弁座３７に対しその外周部が下方に変形する形態で当接される。その結果、第１の弁体５３が第１の弁座３６に当接することによる上部開口３３の閉鎖と、第２の弁体５５が第２の弁座３７に当接するすることによる上部開口３３の閉鎖とが、ほぼ同時に且つほぼ均等に行われ、上部開口３３が２重にシールされることになる。

第１の弁体５３と第１の弁座３６とは樹脂製同士のシール構造であるため、燃料タンク４５が強振動した場合等、両者の当接が外れる恐れがあるが、例え両者の当接が外れたとしても、第２の弁体５５の変形が依然として維持されている限りにおいては、第２の弁体５５と第２の弁座３７との当接は、維持されるため、内部空間３１内の燃料が上部開口３３側に流出することはない。なお、開弁時、燃料蒸発ガスは、図３で矢印で示すように上部開口３３側に流れる。

図４は、第２の弁体５５の変形例を示す。この例のものは、第２の弁体５５を、弾性の大きい部材５５ａと弾性の小さい部材５５ｂとから形成し、第２の弁座３７が当接する近傍部分を弾性の大きい部材５５ａにし、その他の部分を弾性の小さい部材５５ｂにするものであり、その他については、図１〜図３に示すものと同様であり、詳細な説明は省略する。

この例のものは、第２の弁体５５が第２の弁座３７に当接すると、第２の弁座３７が当接する箇所の弾性の大きい部材５５ａのみがへこみ、第２の弁体５５全体は水平状態を維持する。そして、第２の弁座３７が当接する箇所の弾性の大きい部材５５ａには、図に示すように窪み５７が形成される。

図１〜図３に示すものは、第２の弁体５５が第２の弁座３７に対し傾斜して当接するため、シール性に多少問題があるところ、図４に示すものはほぼ水平状態での当接であり、第２の弁体５５と第２の弁座３７との当接面は、略コ字状の３辺になるため、そのシール性が向上する。なお、弾性の小さい部材５５ｂは、、例えば金属等の固い部材であっても良く、このようなものでも請求項１に係る発明に含まれる。

図５に他の変形例を示す。図４のものは第２の弁体がリング状であり、強度面において若干劣るところ、この例のものは、その欠点を補うものである。なお、図１のものと同じ部材は同じ符号で示し、詳細な説明は省略する。

第２の弁体６０は、上下開口の略柱状の部材であり、その上方には、水平方向に張り出し、第２の弁座３７と当接自在なリング状の弁体部６０ａを有し、その下方には、水平方向に張り出したリング状のフランジ部６０ｂを有する。そして、その中央の断面円形の中空部には、棒状の第１の弁体５３が嵌合する。

符号６１は弁体支持部材であり、この弁体支持部材６１は、上面部に形成され、その中央に開口が設けられる環状段部６１ａと、その下方に垂下され、先端に係止爪６１ｃを有する３本の係止部６１ｂとを有する。

第２の弁体６０の取り付けは、次のように行われる。棒状の第１の弁体５３内に第２の弁体６０を上方から嵌合後、弁体支持部材６１をその上方から挿入する。すると、第２の弁体６０のフランジ部６０ｂの上面に弁体支持部材６１の環状段部６１ａの下面が当接する。

その状態で弁体支持部材６１をさらに下方に押し込む。すると、弁体支持部材６１の下方に垂下する３本の係止部６１ｂの先端に設けられる係止爪６１ｃが、フロート５０の凹み５２の底部に係合し、弁体支持部材６１は、第２の弁体６０を狭持する形態でフロート５０に係止される。

第２の弁体６０をこのような形態にすることにより、第２の弁体６０の強度を高めることができるとともに、第２の弁座３７との当接をより確実に行うことができる。また、係止爪６１ｃを外すことにより、第２の弁体６０を取り外すことができるため、その交換が容易になる。

ところで、図１のものは、ケース３０を燃料タンク４５の上面に取付用の開口を設け、上外面から垂下するものであるところ、図５のものは、燃料タンク４５の上内面から垂下するものである。

このものは、ケース３０を燃料タンク４５の上内面から垂下するための支持部材６５を有する。この支持部材６５は、水平上面部６５ａ、垂直部６５ｂおよび水平底部６５ｃからなるクランク状の部材であり、図に示すように、水平上面部６５ａを燃料タンク４５の上内面に取り付け、ケース３０の底部に水平底部６５ｃを取り付けることにより、水平底部６５ｃでケース３０を下方から支持する。

このような形態にすることにより、燃料タンク４５の上面に取付用の開口を設ける必要がなくなり、燃料の漏れ等を防止できる。

前記実施例の構成に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜設計変更可能である。

本願発明のフロートバルブの弁体が閉状態を示す全体断面図 本願発明の弁体が閉状態を示す弁体部分の拡大断面図 本願発明の弁体が開状態を示す弁体部分の拡大断面図 本願発明の弁体の変形例を示す拡大断面図 本願発明の弁体の他の変形例を示す断面図 従来のフロートバルブの全体断面図

符号の説明

２０…フロートバルブ ３０…ケース
３１…内部空間 ３２…上壁面
３３…上部開口 ３４…筒状体
３５…テーパー状通路 ３６…第１の弁座
３７…第２の弁座 ３８…ケースカバー
３９…連通路 ４０…リブ
４１…底板 ４２…底部開口
４３…通気孔 ４４…フランジ
４５…燃料タンク ５０…フロート
５１…スプリング ５２…凹み
５３…第１の弁体 ５４…リング状溝
５５…第２の弁体 ５６…油面
５７…窪み ６０…第２の弁体
６０ａ…弁体部 ６０ｂ…フランジ部
６１…弁体支持部材 ６１ａ…環状段部
６１ｂ…係止部 ６１ｃ…係止爪
６５…支持部材 ６５ａ…水平上面部
６５ｂ…垂直部 ６５ｃ…水平底部

Claims (6)

1. ケースと、該ケース内に形成される空間に上下動自在に設けられるフロートと、該フロートの上方に設けられる上部開口と、前記フロートの上部に設けられ、前記上部開口を開閉する第１の弁体と、前記フロートの上部で前記第１の弁体の下方に設けられ、前記上部開口を開閉する弾性を有する第２の弁体とを有し、第１の弁体および第２の弁体とで前記上部開口を開閉することを特徴とするフロートバルブのシール構造。
2. 前記第２の弁体は、ゴム製であることを特徴とする請求項１記載のフロートバルブのシール構造。
3. フロートバルブ閉鎖時、前記第２の弁体は、当接する弁座に対し変形状態になることを特徴とする請求項１または２記載のフロートバルブのシール構造。
4. 前記第１の弁体は球状であり、第２の弁体はリング状であることを特徴とする請求項１ないし３いずれか一記載のフロートバルブのシール構造。
5. 前記第１の弁体および第２の弁体には、撥油性又は撥水性処理を施すことを特徴とする請求項１ないし４いずれか一記載のフロートバルブのシール構造。
6. 前記フロートバルブは、自動車用燃料系に用いられることを特徴とする請求項１ないし５いずれか一記載のフロートバルブのシール構造。

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