JP2007016923A - フロートバルブの開弁構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 １つのシール構造にすることにより、シール性を高め、生産コストを低減するとともに、閉弁後の開弁特性を低下させることのないフロートバルブの開弁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体と、該フロート体の上部に設けられる弁体と、前記ケースの上部開口に形成され前記弁体と当接自在な弁座と、前記フロート体とともに上下動可能な開弁部材とを備え、該開弁部材は前記弁体の開弁時、前記弁体の一部を開弁させるフロートバルブの開弁構造。
【選択図】 図１

Description

本願発明は、フロートバルブの開弁構造、例えば自動車等の燃料タンク内の燃料蒸発ガスを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たり、或いは燃料油面上昇時に燃料タンク内の燃料を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開弁構造に関する。

自動車等には、エンジンの燃焼室に供給するための燃料が貯留される燃料タンクが設けられる。この燃料タンクには、タンク内の燃料量の増減に見合う空気が出入りできるように通気系が設けられている。この通気系は、燃料タンクの内部とキャニスタとを連通する系であるが、仮に燃料タンクが満タン以上になると溢れた燃料がキャニスタ側へ送られることになり、溢れた燃料がキャニスタ側へ送られるとキャニスタが濡れて使用不能になるため、燃料タンクの上部に満タン制御弁を設けて燃料が満タンになった時、通気系を遮断してエアー及び燃料がキャニスタ側へ送られないようにしている。

また、燃料タンクには、上記満タン制御弁の他に常時大気に開放し燃料タンク内の圧力変動を調整し、且つ、自動車が傾斜乃至横転した時に閉じる燃料漏れ防止弁が取り付けられている。

上記満タン制御弁および燃料漏れ防止弁は、それぞれ別々に設けられていたが、コストが高騰する等の理由により、両弁の機能を併せ持つフロートバルブがすでに提案されている。

そのフロートバルブを図９に示す。このフロートバルブ１は、ケース２によって形成される内部空間３に弁体４およびフロート体５を収納してなるとともに、その上方には上部開口８ａを、その下方には下部開口８ｂを備え、ケース２は燃料タンク６内に挿入され、ケース２の上方外周壁に水平に形成されるフランジ７を燃料タンク６の上壁面に取り付ける形態で配置される。

フロート体５は、燃料タンク６内の燃料が下部開口８ｂから内部空間３に侵入すると上動する部材であり、その上面には棒状で且つ小径の第１の弁９が形成される。弁体４は、弁受け４ａおよび該弁受け４ａに支持されるリング状で且つ大径の第２の弁４ｂからなり、フロート体５の上方に上下動可能に取り付けられる。

弁受け４ａには、その中央部に小径の上端開口１２が形成され、該小径の上端開口１２の下端部には、フロート体５の小径の第１の弁９が当接可能な第１の弁座１０が形成される。

また、上部開口８ａの下端部には第２の弁座１１が形成され、燃料タンク６内への給油時等、燃料が下部開口８ｂから内部空間３に侵入すると、フロート体５および弁体４は共に上動し、フロート体５の小径の第１の弁９は、弁受け４ａの第１の弁座１０に当接して小径の上端開口１２を閉鎖するとともに、弁体４の第２の弁４ｂは、上部開口８ａの下端部に形成される第２の弁座１１に当接して大径の上部開口８ａを閉鎖し、燃料が上部開口８ａの上方に形成される連通路１３を介して図示しないキャニスタに流出するのを防止する。

閉弁時、小径の第１の弁９が第１の弁座１０に当接する力は、大径の第２の弁４ｂが第２の弁座１１に当接する力よりかなり小さいため、燃料タンク６内の圧力が僅かでも低下すると、フロート体５は自重で下動し、小径の第１の弁９と第１の弁座１０との当接が外れ、小径の上端開口１２を介して燃料タンク６内は大気に開放される。

その結果、燃料タンク６内の圧は下がり、大径の第２の弁４ｂと第２の弁座１１との当接が直ちに外れ、大径の上部開口８ａが大気に開放されるため、燃料タンク６内の圧力は急激に低下する。

このように、従来のフロートバルブは、満タン制御弁および燃料漏れ防止弁のそれぞれの機能を併せ持ち、１つのバルブで済むため、コスト面および利便性において優れていた（特許文献１参照）。

ところで、一般に樹脂のシール構造は、精度を要求され、且つシール箇所が複数になるとそれだけ生産コストが高騰するところ、従来のフロートバルブは、上記したように、２つの弁体を用いる２重シール構造であるとともに、小径の第１の弁９と第１の弁座１０とのシール構造は樹脂によるものであった。

そのため、従来のフロートバルブは、高いシール効果を持たせるには限界があった。また、２重のシール構造のため、それだけ生産コストが高騰するという問題をも有していた。
特開２００４−２５７２６４

本願発明の目的は、このような問題を解決することで、１つのシール構造にすることにより、シール性を高め、生産コストを低減するとともに、閉弁後の開弁特性を低下させることのないフロートバルブの開弁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体と、該フロート体の上部に設けられる弁体と、前記ケースの上部開口に形成され前記弁体と当接自在な弁座と、前記フロート体とともに上下動可能な開弁部材とを備え、該開弁部材は前記弁体の開弁時、前記弁体の一部を開弁させ、請求項２に係る発明では、前記開弁部材は、下方に垂下した押圧部を有し、前記弁体の開弁時、前記弁体の一部を上方から押圧する構成。

そして、このような構成により、弁体の閉弁後、燃料タンク内の燃料液面が僅かでも下がると、フロート体は下動し、フロート体と共に下動する開弁部材の押圧部が弁体の一部を押圧する。すると、押圧部により押圧された弁体の箇所が強制的に開弁され、その結果弁体全体は開弁される。

請求項３に係る発明では、前記弁座は筒体の下端に形成され、前記開弁部材は前記筒体を包囲する筒状部を有し、該筒状部に前記押圧部を形成する構成。そして、このような構成により、請求項１、２に係る発明の作用に加え、開弁部材の筒状部は筒体の外周に沿って滑らかに上下動する。

請求項４に係る発明では、前記開弁部材は、前記フロート体と別体に形成される構成。そして、このような構成により、請求項１〜３に係る発明の作用に加え、個々の部材の製造が容易になる。また、フロートバルブの組み立て時等、開弁部材が破損した場合には、該開弁部材の交換のみで対応できる。

請求項５に係る発明では、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、請求項１〜４に係る発明の作用に加え、燃料タンクへの自動車用燃料の供給が支障なく行えるとともに、燃料タンク内の圧力変動がより確実に防止される。

請求項１に係る発明では、弁体の開弁時、開弁部材により弁体の一部を強制的に開弁させ、請求項２に係る発明では、弁体の開弁時、開弁部材の下方に垂下した押圧部により弁体の一部を上方から押圧して強制的に開弁させることにより、弁体の閉弁後、燃料タンク内の燃料液面が僅か下がるだけでフロート体は自重で下動し、フロート体と共に下動する開弁部材の押圧部が弁体の一部を強く押し下げるため、例え燃料タンクの内圧が高くても弁体を容易に開弁することができる。また、シール部を１箇所にし、シール部を樹脂部ではなくゴム製等にすることができるため、シール効果を高めることができるとともに、生産コストを低減することができる。

請求項３に係る発明では、弁座を筒体の下端に形成し、開弁部材に、筒体を包囲する筒状部を設け、該筒状部に押圧部を形成することにより、請求項１、２に係る発明の効果に加え、開弁部材の筒状部を筒体の外周に沿わせて上下動することができるため、その上下動を滑らかにすることができるとともに、弁体の開放をより確実にすることができる。

請求項４に係る発明では、開弁部材をフロート体と別体に形成することにより、請求項１〜３に係る発明の効果に加え、弁体およびフロート体の製造を容易にすることができる。また、フロートバルブの組み立て時等、開弁部材が破損した場合には、該開弁部材の交換のみで対応することができるため、生産コストをより低減することができる。

請求項５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１〜４に係る発明の効果に加え、燃料タンクへの自動車用燃料の供給を安全に行うことができるとともに、燃料タンク内の圧力変動をより確実に防止でき、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の弁体近傍の状態を示す拡大断面図を示し、図３に弁体の一部が開弁部材の押圧部により強制的に開弁された状態を示す拡大断面図を示し、図４に弁体全体が開弁された状態を示す拡大断面図を示し、図５に開弁部材の拡大断面図を示す。本願発明のフロートバルブは、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体５０、弁体６０およびケース３０を燃料タンク４５に固定するフランジ４１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に連通し、中心に上部開口３３を有する筒体３４が一体に形成され、該筒体３４の下端部には、後記の弁体６０が当接する弁座３５が形成される。

また、前記上部開口３３には、連通路３６が連結される。この連通路３６は、図示しないキャニスタに連通されており、燃料タンク４５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３７が等間隔に設けられており、該リブ３７は、ケース３０の内壁面とフロート体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体５０の上下動をガイドする。

ケース３０の底部には、熱溶着等の手段により底板３８が取り付けられる。この底板３８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３９が穿設される。この底部開口３９は、給油時或いは自動車が傾斜状態にあったり横転した時等に内部空間３１に燃料を侵入させるためのもので、給油時等に内部空間３１に侵入する燃料によりフロート体５０を上動させ、フロート体５０の上部に設けられる後記の弁体６０により上部開口３３を閉鎖し、燃料がキャニスタに流出するのを防止する。

また、ケース３０の上方の側壁面には、複数の通気孔４０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４０より、内部空間３１に侵入し、上部開口３３および連通路３６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の上方側壁面には、フランジ４１が一体形成される。

符号４５は、燃料タンクであり、燃料タンク４５の上壁面には取付孔４６が設けられ、この取付孔４６内にケース３０を挿入し、ケース３０のフランジ４１を燃料タンク４５の上壁面に固定する。その結果、フロートバルブ２０は、図１に示すように燃料タンク４５内に挿入される形態で取り付けられる。

ケース３０内に挿入配置されるフロート体５０は、樹脂製で下方開放の概略中空円筒形状を呈し、その下方には大径円筒部５１を、上方には小径円筒部５２を形成してなる。大径円筒部５１は同径でその外周部は、ケース３０の内側面に設けられる垂直なリブ３７に沿って上下動する。また、大径円筒部５１の上端外周部には、若干径が小さい小径部５５が形成されるとともに、この小径部５５には、後記の開弁部材７０の係合突起７４が嵌合するための凹み５６が形成される。

小径円筒部５２の周面には、径方向に張り出した複数個の係止片５３が設けられ、更に小径円筒部５２の上面中央部には、柱状でその先端が円弧状の棒体５４が立設される。

フロート体５０の小径円筒部５２の上方には、弁受け６１および弁６２からなる弁体６０が配設される。弁受け６１は、樹脂製で、下方開放の概略中空円筒形状の部材であり、その側壁面には、フロート体５０の小径円筒部５２の外周面に形成される複数個の係止片５３に係合可能な複数個の係合溝６３が設けられる。

弁受け６１の下面中央部には、フロート体５０上の小径の棒体５４が嵌入する凹嵌部６４が形成され、この凹嵌部６４内にフロート体５０上の棒体５４が嵌入されることにより、弁体６０はフロート体５０の上部にピボット状に支持される。

また、弁受け６１の上部外周側面にはリング状に窪んだ溝部６５が形成されるとともに、この溝部６５内にはドーナツ状で且つゴム製の弁６２が嵌合される。この弁６２は、フロート体５０が上動した時には、ケース３０の筒体３４の下端部に形成される弁座３５に当接し、燃料等の上部開口３３側への流出を防止する。この場合、弁６２は前後左右方向にゆとりをもって嵌合されるため、フロート体５０が傾斜した状態であっても弁６２と弁座３５との密着を良好に行う。なお、弁６２は、弾性を有し、後記の押圧部７５により変形可能のものであればどのような材質であっても良い。

フロート体５０と弁体６０との組み付けは次のように行われる。まず、弁受け６１の溝部６５内に弁６２を嵌合し、弁体６０を完成する。次いで、フロート体５０の上部に弁体６０を置き、そのままの状態で弁体６０の上部から力を加え、弁体６０を下動させる。すると弁体６０はフロート体５０の小径円筒部５２の外周上に沿って押し込まれ、ついには係合溝６３内に、小径円筒部５２の外周上に設けられる係止片５３が入り込み、両部材は無理ばめ係合される。その結果、弁体６０は、フロート体５０から切り離されることなく、上下動自在に連結される。

符号７０は樹脂製の開弁部材である。この開弁部材７０は、筒状のスカート部７１、水平な上壁面７２および該上壁面７２の中央において下方に垂下する円筒体７３を有し、それらは一体形成される。

筒状のスカート部７１の外径は、フロート体５０の大径円筒部５１の外径と略同径とされるとともに、その下端内周面には係合突起７４が形成され、この係合突起７４をフロート体５０の大径円筒部５１の上部外周面に形成される凹み５６に嵌合することにより、開弁部材７０はフロート体５０に取り付けられる。

上壁面７２の中央において下方に垂下する円筒体７３は、上部開口３３を形成する筒体３４を包囲する形態で取り付けられ、フロート体５０の上下動時、筒体３４の外周面に沿って上下動する。そのため、フロート体５０の上下動時に、開弁部材７０の上端部がふらつくことがなくなり、フロート体５０の上下動が滑らかになる。

また、円筒体７３には、図２のＡ−Ａ線方向から見た断面図である図５に示すように、その一部の下端面に下方に延びた押圧部７５が形成される。この押圧部７５は、図５に示すように縦断面は矩形状で、横断面は円弧状からなり、図１および図２で示す閉弁時には、弁６２より若干上方に位置している。

次いで、ケース３０内の内部空間３１の燃料液面が若干下がると、フロート体５０が自重で下がるため、押圧部７５は、弁６２の一部に当接し、弁６２の当接箇所を図３で示すように下方に押圧する。そして、その部分の弁６２を強制的に開放し、上部開口３３と内部空間３１とを連通する。そのため、弁体６０の全体は、図４で示すように開弁される。

図６は、押圧部７５の変形例を示す。このものは、円筒体７３を斜めに切断し、下方への長さが最も長い部分を押圧部７５とするものである。この例のものは、押圧部７５の根本部を幅広く形成することができるため、押圧部７５の強度を高めることができる。

なお、スカート部７１は、筒状のものとして説明したが、強度が維持される限りにおいては等間隔に垂下した複数本の脚状のものでも良い。

フロートバルブ２０の組み立てについて説明する。まず、弁受け６１の溝部６５内に弁６２を嵌合する。次いで、弁体６０の係合溝６３内に小径円筒部５２の係止片５３を圧入してフロート体５０と弁体６０とを無理ばめ係合する。その後、フロート体５０に開弁部材７０を嵌合し、フロートユニットとする。

次いで、ケース３０を逆さにし、上記で組み立てたフロートユニットを内部空間３１に逆にして挿入する。その場合、開弁部材７０の円筒体７３内にケース３０上部の筒体３４を嵌入する。その後、コイル状のスプリング５８をフロート体５０の底部空間５７に挿入する。

次いで、ケース３０の底部に接着剤或いは溶着等の手段で底板３８を固定し、閉蓋する。この際、スプリング５８の他端部は、底板３８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４１を燃料タンク４５の上壁面に固定して使用する。

次に作用について説明する。通常時、燃料タンク４５内で発生した燃料蒸発ガスは、底部開口３９および通気孔４０より、内部空間３１に入り、上部開口３３および連通路３６を介してキャニスタに送られる。燃料タンク４５が振動し、燃料が底部開口３９を塞いだとしても、通気孔４０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。

給油時、或いは車両の上下動時や旋回時等に、燃料が底部開口３９から内部空間３１に侵入すると、侵入した燃料は、ケース３０の内壁面とフロート体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３６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、フロート体５０を押し上げるとともに、フロート体５０には、さらに浮力およびスプリング５８の付勢力も加わる。そのため、フロート体５０は弁体６０と共に即座に上動し、弁６２は弁座３５に当接する。

ところで、弁が弁座に当接する力は、弁の径に比例して大きくなる関係にある。実施例の弁６２も比較的大径であり、弁６２が弁座３５に当接する力は大きく、燃料タンク４５内の圧力が多少下がったくらいでは弁６２が弁座３５から離れない関係にある。

そして満タン時には、燃料タンク４５内の圧力は高くなっており、弁６２はその高い圧力を下方から受け弁座３５に強い力で当接されているため、燃料タンク４５内の圧力が多少下がったくらいではその当接が外れないところ、フロート体５０は弁体６０に対し、棒体５４と凹嵌部６４との小さな面積での当接であるため、燃料タンク４５内の燃料液面が僅かに下がるだけで棒体５４と凹嵌部６４との当接が外れ、フロート体５０は自重で落下する。

すると、フロート体５０と一体の開弁部材７０の押圧部７５が弁６２の一部に当接し、弁６２の当接箇所を図３で示すように下方に押圧し、弁６２のその部分を強制的に開放し、上部開口３３と内部空間３１とを連通する。そのため、燃料タンク４５内の高圧は直ちに下がり、その結果、弁体６０は、図４で示すように完全に開弁される。

図７及び図８に変形例を示す。この例のものは、弁体６０の上壁面６６の押圧部７５が位置する箇所に切欠き６７を設け、上壁面６６の溝６５に嵌合するゴム製の弁６２が押圧部７５によって押し下げられる量を大きくするものである。

即ち、図１〜図４でのものは、弁体６０の上壁面６６は平坦状であり、その上面にドーナツ状で且つゴム製の弁６２が載置されていた。そのため、弁６２の押圧されるべき箇所が開弁部材７０の押圧部７５で下方に押された場合、その下降する距離は、図３に示すように弁６２の押し下げられる箇所が弁体６０の上壁面６６に当接する距離になる。そのため、例え係合溝６３の上下長さＨを十分に確保していたとしても、弁座３５と弁６２との離間距離が係合溝６３の上下長さより短くなると、十分な開弁作用が期待できない場合も生じる。

この例は、図８に示すように図１〜図４でのものと同じ弁体６０の上壁面６６であって、開弁部材７０の押圧部７５の下方位置になる箇所に切欠き６７を設けるとともに、該切欠き６７の大きさを押圧部７５が下方に貫通することができる大きさにするものである。

開弁動作について説明すると、開弁時にまずフロート体５０と共に開弁部材７０が下がると、開弁部材７０の押圧部７５が弁６２の上面に当接し、次いで該弁６２を下方へ押し下げる。押圧部７５下方の弁体６０の上壁面６６には切欠き６７が形成されているため、押圧部７５は最長係合溝６３の上下長さＨまで下降することができる。その結果、図７に示すように弁座３５と弁６２との離間距離ｈは、図１〜図４のものに比べ長くすることができ、十分な開弁作用を奏することができるようになる。

なお、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 図１の弁体近傍の状態を示す拡大断面図 本願発明の弁体の一部が開弁部材の押圧部により強制的に開弁された状態を示す拡大断面図 本願発明の弁体全体が開弁された状態を示す拡大断面図 本願発明の開弁部材であって、図２のＡ−Ａ線断面図 本願発明の他の開弁部材の断面図 本願発明の弁体の一部が開弁部材の押圧部により強制的に開弁された状態を示す変形例の拡大断面図 本願発明の変形例で用いる弁体の斜視図 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…筒体
３５…弁座 ３６…連通路
３７…リブ ３８…底板
３９…底部開口 ４０…通気孔
４１…フランジ ４５…燃料タンク
４６…取付孔 ５０…フロート体
５１…大径円筒部 ５２…小径円筒部
５３…係止片 ５４…棒体
５５…小径部 ５６…凹み
５７…底部空間 ５８…スプリング
６０…弁体 ６１…弁受け
６２…弁 ６３…係合溝
６４…凹嵌部 ６５…溝部
６６…上壁面 ６７…切欠き
７０…開弁部材 ７１…スカート部
７２…上壁面 ７３…円筒体
７４…係合突起 ７５…押圧部

Claims (5)

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体と、該フロート体の上部に設けられる弁体と、前記ケースの上部開口に形成され前記弁体と当接自在な弁座と、前記フロート体とともに上下動可能な開弁部材とを備え、該開弁部材は前記弁体の開弁時、前記弁体の一部を開弁させることを特徴とするフロートバルブ開弁構造。
2. 前記開弁部材は、下方に垂下した押圧部を有し、前記弁体の開弁時、前記弁体の一部を上方から押圧することを特徴とする請求項１記載のフロートバルブの開弁構造。
3. 前記弁座は筒体の下端に形成され、前記開弁部材は前記筒体を包囲する筒状部を有し、該筒状部に前記押圧部を形成することを特徴とする請求項２記載のフロートバルブの開弁構造。
4. 前記開弁部材は、前記フロート体と別体に形成され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開弁構造。
5. 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４いずれか一記載のフロートバルブの開弁構造。

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