JP2007218125A - 燃料遮断弁 - Google Patents

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Abstract

【課題】燃料遮断弁10は、高い閉弁液位に設定することができるとともに、車両の急旋回時にも燃料の外部への流出を防止するとともに大きな上昇気流により閉弁し難いこと。
【解決手段】燃料遮断弁10は、ケーシング20と、フロート51と、シート部55aとを有するフロート機構50とを備えている。フロート51の上壁部51aに上部通気孔52aが、側壁部51bに側部連通孔52bがそれぞれ形成されている。側部連通孔52bの通路面積は、フロート室51Sに入った大量の気流を弁室30Sに逃がすように設定されている。上部通気孔52aの通路面積は、車両の傾斜時にフロート室51Sに入った気流を弁室30Sに逃がしつつフロート室51Sに燃料を満たしてフロート51を上昇させ、一方、車両の急旋回時にフロート室51S内に燃料を満たさないでフロート51を上昇させるように設定されている。
【選択図】図4

Description

本発明は、燃料タンクの上部に装着され、燃料タンク内と外部とを接続する接続通路を開閉することで燃料タンクと外部とを連通遮断する燃料遮断弁に関する。
燃料タンクの上部には、キャニスタに接続した満タン規制弁(特許文献1)や、燃料遮断弁(ロールオーバーバルブ)が設けられており、各々の弁は所定の燃料液位で開閉することで、燃料タンクの外部への通気を確保するとともに、液体燃料の外部への流出を防止している。ロールオーバーバルブは、車両の傾斜時や車両のスラローム走行時などに通気を確保するために満タン液位より上の燃料液位で外部への燃料を遮断するものである。
ところで、近年、車両の多様かつ大きな居住空間に対応するために、燃料タンクの扁平化が検討されている。しかし、扁平化した燃料タンクに適した燃料遮断弁には、以下の条件を必要とする。すなわち、燃料タンクの上部のデッドスペースの割合を小さくするために、閉弁する燃料液位(閉弁液位)をできる限り高く設定することが好ましい。また、車両の急旋回時などに燃料タンク内の燃料が揺動したときに、急激な燃料液位の上昇にフロートが燃料液位に速やかに追随しないことから、上述したように閉弁液位を高くすると、燃料が燃料タンクの外部(キャニスタ)へ流出し易くなり、このような燃料流出を防止する必要がある。また、燃料タンクの扁平化への適用として、燃料遮断弁の高さを小さくするためにフロートの高さを小さくした場合に、燃料タンク内の燃料蒸気をキャニスタに大量に流すときによって生じる上昇気流によりフロートが浮上しやすくなることから、こうした上昇気流によりフロートが上昇し難くして燃料タンクを閉じるのを避ける必要がある。
特許第3064824号
本発明は、上記従来の技術の問題点を解決することを踏まえ、高い閉弁液位に設定することができるとともに、車両の急旋回時にも燃料の外部への流出を防止するとともに、燃料タンク内の燃料蒸気を外部へ逃がすために生じる上昇気流によって閉弁し難い燃料遮断弁を提供することを目的とする。
上記課題を解決するためになされた本発明は、
燃料タンクの上部に装着され、燃料タンク内と外部とを接続する接続通路を開閉することで上記燃料タンクと外部とを連通遮断する燃料遮断弁において、
上記燃料タンク内と上記接続通路とを連通する弁室を形成するケーシングと、
上記弁室に収納され該弁室内の燃料液位により浮力を増減して昇降するフロートと、該フロートの上部に設けられ上記接続通路を開閉するシート部とを有するフロート機構と、
を備え、
上記フロートは、上記シート部を設けた上壁部と、該上壁部の外周部から下方に形成され上記上壁部とともに下方に開放されたフロート室を形成する側壁部と、上記フロートの上部に形成され上記フロート室と上記弁室とを連通する上部通気孔と、上記上部通気孔より下方の上記側壁部に形成され上記フロート室と上記弁室とを連通する側部連通孔とを備え、
上記上部通気孔は、上記側部連通孔より通気抵抗が大きくなるように形成されていること、を特徴とする。
本発明にかかる燃料遮断弁は、燃料タンクの上部に装着されており、燃料タンクと外部との通気を確保するとともに、燃料タンク内の燃料液位により上昇して接続通路を閉じることにより燃料タンクから燃料が流出するのを防止する。また、フロートは、側部連通孔および上部通気孔を有し、しかも上記上部通気孔は、上記側部連通孔より通気抵抗が大きくなるように形成されているから、燃料液面の上昇速度の違いにより異なった動作を行なう。
すなわち、急激な燃料液面の上昇により、燃料遮断弁に気流が流れ込んだときに、気流は、フロートの側部連通孔から逃がされるから、フロートの上昇し難く接続通路が閉じられない。したがって、燃料タンクから外部へ大量へ燃料蒸気が流出するときの上昇気流によって燃料遮断弁が閉じられる閉塞圧を高くすることができる。
また、緩やかな燃料液面の上昇によりフロート室内に燃料が入ったときには、フロート室内の気体が上部通気孔から逃がされつつフロート室内に燃料が満たされるから、高い燃料液位までフロートが上昇することがなく、接続通路が閉じられることがない。したがって、閉弁液位を高く設定することが好ましい偏平の燃料タンクを用いたシステムに好適に対応することができる。
さらに、燃料液面が車両の揺動によって大きな速度で上昇したときには、フロート室に入った燃料が側部連通孔を閉じると、上部通気孔から燃料蒸気が抜ける流量が燃料液面の上昇で流入する流量よりも小さいから、フロート室の少なくとも一部を浮力として利用してフロートが速やかに上昇して接続通路が閉じられる。したがって、車両の急旋回時などに、燃料が外部へ流出するのを防止することができる。
本発明の好適な態様として、上記側部連通孔の通路面積は、燃料液面が上昇したときに、上記フロートを上昇させないようにフロート室に入った気流を弁室に逃がすように設定し、上記上部通気孔の通路面積は、燃料液面が所定液面上昇速度より小さい速度で上昇しかつ上記側部連通孔が燃料で塞がれたときに、上記フロート室に入った気流を上記弁室に逃がしつつ上記フロート室に燃料を満たして上記フロートを上昇させ、一方、燃料液面が上記所定液面上昇速度を超えて上昇しかつ上記側部連通孔が燃料で塞がされたときに、上記フロート室の少なくとも一部を浮力として利用して上記フロートの浮力を増大させることによりフロートを上昇させるように設定した構成をとることができる。上部通気孔および側部連通孔の通気抵抗を設定するための構成としては、通路の形状や通路面積など種々適用することができるが、通路面積の変更により簡単に構成することができる。
ここで、所定液面上昇速度を超えない速度とは、例えば車両が縁石などに乗り上げて傾斜したときの燃料液面の速度をいう。所定液面上昇速度を超える速度とは、例えば車両が急旋回して揺動しているときの燃料液面の速度をいう。
また、本発明にかかる通気抵抗を設定するための好適な態様として、上記接続通路の通路面積を上記側部連通孔より小さく設定されている構成をとることができる。この構成において、大量の燃料蒸気の流出時における上昇気流は、弁室の上部スペースの圧力を高くするから、フロートの上昇力を抑制する。
さらに、本発明の他の態様として、上記ケーシングは、弁室の下開口を塞ぐ底板を備え、底板は、フロートの下部の外形の内側に対向形成され上記燃料タンクと上記弁室とを連通する底部連通孔を備えている構成をとることができる。この構成により、車両の揺動時に、底部連通孔から入った燃料は、フロートの下面に当たって、接続通路から外部へ直接流出することもない。
上記シート部は、フロートと一体に形成するほか、別体に形成してもよい。すなわち、本発明の好適な態様として、上記フロート機構は、上記フロートの上部に装着されたゴム製のシート部材を備え、該シート部材の上面に上記シート部を形成した構成をとることができる。この構成により、燃料遮断弁が液没した場合にも、シート部材は、接続通路のシール部に着座したときに撓んで高いシール性を発揮することができる。
以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするために、以下本発明の好適な実施例について説明する。
(1) 燃料遮断弁10の概略構成
図1は本発明の一実施例にかかる自動車の燃料タンクFTの上部に取り付けられる燃料遮断弁10を示す断面図である。燃料遮断弁10は、燃料タンクFT内に装着される、いわゆるインタンク式であり、車両の傾倒時や車両の急旋回時などに燃料タンクFT内の燃料が上昇したときに、外部への燃料の流出を規制する弁である。燃料遮断弁10は、ケーシング20と、フロート機構50と、スプリング70とを主要な構成として備えている。ケーシング20の上部には、弁取付部21が一体に形成されており、燃料タンクFTのタンク上壁FTaの下面に溶接されたブラケットBKを介して燃料タンクFT内に取り付けられている。
(2) 燃料遮断弁10の各部の構成
図2は燃料遮断弁を分解して示す断面図である。図2において、ケーシング20は、ケーシング本体30と、ケーシング本体30の下部に装着された底板35とを備えている。ケーシング本体30は、天井壁部32と、この天井壁部32から下方へ円筒状に延設された側壁部33とを備え、天井壁部32と側壁部33とに囲まれたカップ状の弁室30Sを形成し、その下部を下開口30aとしている。天井壁部32の中央部には、接続通路32aが貫通しており、接続通路32aの弁室30S側がシール部32bになっている。側壁部33の上部には、燃料タンクFT内と弁室30Sとを接続する通気孔33aが形成され、またその下部には、係合爪33bが形成されている。係合爪33bは、底板35を取り付けるためのものである。底板35は、ケーシング本体30の下開口30aを閉じる部材であり、その外周部に形成された係合穴35aにケーシング本体30の係合爪33bを係合することにより、ケーシング本体30の下開口30aを閉じるように装着される。底板35には、中央の連通孔35cおよび連通孔35cを囲むように連通孔35dが貫通形成されている。これらの底部連通孔35c,35dは、フロート機構50の下面に対向するように形成されている。また、底板35の上面には、スプリング70の下端を支持するためのスプリング支持部35eが形成されている。
ケーシング本体30の上部には、中央から側方へ突出した管体部37が形成されている。管体部37内には、管通路37aが形成されており、この管通路37aの一端は、ケーシング本体30の接続通路32aを介して弁室30Sに接続され、他端はキャニスタ側に接続されている。
図3はフロート機構50を分解して示す斜視図である。図2および図3において、フロート機構50は、フロート51と、フロート51の上部に装着されたシート部材55とを備えている。フロート51は、上壁部51aと、その上壁部51aの外周から下方に形成された筒状の側壁部51bとを備えた容器形状に構成されており、その内側スペースが浮力を生じるためのフロート室51Sになっている。また、フロート51の外周部にガイド突条51cが形成されている。ガイド突条51cは、フロート51の側壁部51bに周方向に等間隔に8カ所、上下方向にリブ形状に突設されている。
フロート51の上壁部51aには、上部通気孔52aが形成されている。上部通気孔52aは、シート部材55を囲むように4箇所形成されている。上部通気孔52aの孔径は、φ1.5〜3mmに設定することができる。また、上部通気孔52aの通路長さは、フロート51の上壁部51aの肉厚を考慮して、1.5〜2.5mmに設定することができる。ここで、上部通気孔52aの孔径および通路長の下限値は、燃料の表面張力で上部通気孔52aが塞がれないことを考慮して設定されており、一方、その上限値は、後述するように燃料液面の上昇速度に応じて気体の排出路として作用する点を考慮して設定されている。また、フロート51の側壁部51bには、側部連通孔52bが形成されている。ここで、側部連通孔52bは、上部通気孔52aより大きな通路面積を有し、後述するようにフロート室51Sから弁室30Sへの気体の排出通路として作用するように設定されている。
シート部材55は、フロート51の上部中央に形成された弁支持穴53に支持されている。シート部材55は、可撓性を有する材料(ゴム材料、熱可塑性エラストマなど)から形成されており、つまり円板状のシート部55aと、シート部55aの中央下部から棒状に突設されたシート支持部55bと、シート支持部55bの途中に形成された抜止部55cとを備え、シート支持部55bが弁支持穴53に圧入され、抜止部55cにより弁支持穴53の周縁部に係合することによりフロート51の上部に取り付けられている。
フロート51のフロート室51S内には、スプリング70が配置されている。スプリング70は、フロート51の一端と底板35のスプリング支持部35eとの間に介在することによりフロート51を上方へ付勢している。
(3) 燃料遮断弁10の動作
(3)−1 大きな上昇気流発生時における燃料遮断弁10の動作
図4は燃料遮断弁10の動作を説明する説明図である。燃料タンクFTが満タン液位に近い状態にありかつ燃料遮断弁10の開弁状態である場合に、燃料タンクが急激に傾くと、燃料タンクFT内の上部に溜まっていた気体が上昇気流となって、側壁部33の通気孔33aを通じてフロート室51Sに入るとともに、底板35の底部連通孔35c,35dを通じてフロート51のフロート室51Sに入り、さらに側部連通孔52bを通じて、フロート51の外周部とケーシング本体30の内壁との間隙を抜け、さらにこの間隙から接続通路32a、管通路37aを通じて、キャニスタ側へ逃がされる。このとき、フロート51のフロート室51S内に入る気流は、側部連通孔52bから逃がされるから、フロート51を上昇させる大きな力とならず、また、接続通路32aの通路面積は、側部連通孔52bの通路面積より小さいから、弁室30Sの上部の圧力上昇により、フロート51の上昇力が抑制される。よって、大きな上昇気流が生じたときに、燃料遮断弁10が燃料タンクFTを閉塞することがなく、外部への通気が確保される。
(3)−2 車両の傾倒時における燃料遮断弁10の動作
図5は車両の傾斜状態における燃料遮断弁10の動作を説明する説明図である。車両の片輪が縁石に乗り上げたり、坂道などの傾斜路で傾倒したりすると、燃料タンクFTは緩やかな燃料の液面上昇が起きる。燃料液面が燃料遮断弁10に到達し、さらに上昇すると、燃料は、底板35の底部連通孔35c,35dを通じて弁室30S内に流入する。このとき、燃料液位の上昇速度が速くないので、燃料液面が上昇しても、フロート室51S内の気体は、上部通気孔52aを通じて排出されて、フロート51が上昇しない状態にてフロート室51Sに燃料が浸入する。そして、燃料液位が所定液位を越え、さらにフロート51のフロート室51S内に高さh1まで達すると、フロート51は、その浮力により上昇してシート部材55のシート部55aがシール部32bに着座することで接続通路32aを閉じる。一方、燃料タンクFT内の燃料液面が低下すると、フロート51は、その浮力を減少して下降して、接続通路32aを開ける。
(3)−3 車両揺動時における燃料遮断弁10の動作
図6は車両の揺動時における燃料遮断弁10の動作を説明する説明図である。燃料液面が満タン液位に近い位置にあり、車両の急旋回により燃料タンクFTが揺動した場合には、燃料タンクFT内の液面が図6の2点鎖線で示すように揺れる。燃料は、底板35の底部連通孔35c,35dを介してフロート51のフロート室51Sに流入する。このとき、燃料液位の上昇速度が大きく、しかもフロート51の上部通気孔52aを通じて抜ける気体の量が少ないので、フロート室51S内に溜まった気体による浮力が大きくなる。そして、フロート室51S内の燃料液位が高さh2に達して浮力とスプリング70による上方への力がフロート51の自重を上回ると、フロート51が浮上する。フロート51の上昇により、シート部材55がシール部32bに着座して接続通路32aを閉じる。よって、車両の急旋回時に燃料タンクFTから外部への燃料の流出を防止することができる。
(4) 燃料遮断弁の作用・効果
上記実施例の構成により、以下の作用・効果を奏する。
(4)−1 図4に示すように、満タン液位に近くかつ車両の傾きなどにより燃料タンクFT内の圧力が高くなり大量の燃料蒸気をキャニスタに流出させることが必要な状態になったときに、フロート51の側壁部51bの下部に形成された側部連通孔52bは、フロート室51S内に入った気流を逃がす。よって、フロート室51Sに入った上昇気流は、フロート51を上昇させる大きな力とならない。また、上昇気流は、側壁部51bから弁室30Sの上部スペースに入り、フロート51の上方を通路として圧力を上昇させて、フロート51の上昇力を抑制する。したがって、大きな上昇気流によって燃料遮断弁10が閉じられる閉塞圧を高くすることができる。
(4)−2 図5に示すようにフロート51の上壁部51aの上部通気孔52aは、車両の傾倒時などの液面上昇が緩やかな場合にフロート室51S内の気体を外部へ排出する通路として作用する。よって、フロート室51Sは、燃料で満たされてフロート51を上昇させる浮力を生じないから、燃料遮断弁10の閉弁液位を高くすることができる。このため、閉弁液位を高い液位に設定することが好ましい偏平の燃料タンクを用いたシステムにも対応することができる。
(4)−3 図6に示すように車両の急旋回時などのように燃料液面が急激に上昇したときには、フロート51は、その下面への燃料の衝突による上昇力と上部通気孔52aを通じてフロート室51Sから十分に排気されないことに伴う浮力とにより、フロート51が速やかに上昇して接続通路32aを閉じる。よって、車両の急旋回時に燃料タンクから外部への燃料の流出を防止することができる。
(4)−4 図6に示すように車両の揺動時に、燃料タンクFTの液面が揺れても、底板35の底部連通孔35c,35dは、フロート51の下面に対向して配置され、フロート51の外周部のケーシング本体30の内壁との間隙に対向して配置されていないので、底部連通孔35c,35dから入った燃料は、フロート51に当たって、接続通路32aから外部へ直接流出することもない。
(4)−5 フロート51の上昇力は、フロート51の自重による下向きの力と、浮力およびスプリング70の付勢力を合わせた上向きの力との差による。燃料遮断弁10が液没した状態では、浮力が小さく、上向きの力のうちスプリング70の付勢力が相対的に大きくなる。よって、スプリング70のスプリング力は、気温の変動による増減を生じやすいフロート室51Sの浮力を考慮しないで、大きな値に設定することができる。すなわち、スプリング70のスプリング力は、燃料遮断弁10の液没状態にて車両の振動が燃料遮断弁10に及んだ場合にも、高いシール性を維持することができる値に容易に設定することができる。また、車両の転倒時にも、安定したスプリング70の付勢力がフロート51からシール部32bに対して加わるので、安定したシール性を確保することができる。
(4)−6 フロート51は、側部連通孔52bの下方までフロート51が延設されているので、ケーシング本体30の内壁で支持されつつガイドされる範囲が長くなり、フロート51の傾きが抑制される。よって、フロート51の傾きに伴うシール性の低下を低減することができる。しかも、フロート51を下方に長くしても、上部通気孔52aおよび側部連通孔52bにより、燃料液面がフロート51の下端に達してもフロート室51Sに直ちに浮力を生じないから、フロート51が動き始める液位をフロート51の下端より上方へ上げることができ、よって、フロート51が上昇し始めるときの燃料液位、つまり喫水線をあげることができ、フロート51の昇降動作を安定させることができる。
なお、この発明は上記実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
上記実施例にかかる燃料遮断弁は、燃料タンクの内側に装着される、いわゆるインタンク式に用いたが、これに限らず、燃料タンクのタンク上壁の上面に溶着されるとともに、その下部が取付穴に挿入される構成にも適用することができる。
また、上部通気孔は、フロートの上壁部に形成するほか、側壁部の上部に径方向に貫通形成する構成であってもよく、フロートの上部からフロート室の気体を逃がす配置および形状であれば特に限定されない。
さらに、上記実施例のシート部は、フロートと別体にゴムで形成したが、これに限らず、フロートと一体または別体により樹脂で形成してもよい。
本発明の一実施例にかかる自動車の燃料タンクの上部に取り付けられる燃料遮断弁を示す断面図である。 燃料遮断弁を分解して示す断面図である。 フロート機構を分解して示す斜視図である。 大きな上昇気流の発生時における燃料遮断弁の動作を説明する説明図である。 車両の傾斜状態における燃料遮断弁の動作を説明する説明図である。 車両の揺動時における燃料遮断弁の動作を説明する説明図である。
符号の説明
10...燃料遮断弁
20...ケーシング
21...弁取付部
30...ケーシング本体
30S...弁室
30a...下開口
32...天井壁部
32a...接続通路
32b...シール部
33...側壁部
33a...通気孔
33b...係合爪
35c,35d...底部連通孔
35...底板
35a...係合穴
35e...スプリング支持部
37...管体部
37a...管通路
50...フロート機構
51...フロート
51S...フロート室
51a...上壁部
51b...側壁部
51c...ガイド突条
52a...上部通気孔
52b...側部連通孔
53...弁支持穴
55...シート部材
55a...シート部
55b...シート支持部
55c...抜止部
70...スプリング
FT...燃料タンク
FTa...タンク上壁
BK...ブラケット

Claims (5)

  1. 燃料タンク(FT)の上部に装着され、燃料タンク(FT)内と外部とを接続する接続通路(32a)を開閉することで上記燃料タンク(FT)と外部とを連通遮断する燃料遮断弁において、
    上記燃料タンク(FT)内と上記接続通路(32a)とを連通する弁室(30S)を形成するケーシング(20)と、
    上記弁室(30S)に収納され該弁室(30S)内の燃料液位により浮力を増減して昇降するフロート(51)と、該フロート(51)の上部に設けられ上記接続通路(32a)を開閉するシート部(55a)とを有するフロート機構(50)と、
    を備え、
    上記フロート(51)は、上記シート部(55a)を設けた上壁部(51a)と、該上壁部(51a)の外周部から下方に形成され上記上壁部(51a)とともに下方に開放されたフロート室(51S)を形成する側壁部(51b)と、上記フロート(51)の上部に形成され上記フロート室(51S)と上記弁室(30S)とを連通する上部通気孔(52a)と、上記上部通気孔(52a)より下方の上記側壁部(51b)に形成され上記フロート室(51S)と上記弁室(30S)とを連通する側部連通孔(52b)とを備え、
    上記上部通気孔(52a)は、上記側部連通孔(52b)より通気抵抗が大きくなるように形成されていること、を特徴とする燃料遮断弁。
  2. 請求項1に記載の燃料遮断弁において、
    上記側部連通孔(52b)の通路面積は、燃料液面が上昇したときに、上記フロート(51)を上昇させないように上記フロート室(51S)に入った気流を弁室(30S)に逃がすように設定し、
    上記上部通気孔(52a)の通路面積は、燃料液面が所定液面上昇速度より小さい速度で上昇しかつ上記側部連通孔(52b)が燃料で塞がれたときに、上記フロート室(51S)に入った気流を上記弁室(30S)に逃がしつつ上記フロート室(51S)に燃料を満たして上記フロート(51)を上昇させ、一方、燃料液面が上記所定液面上昇速度を超えて上昇しかつ上記側部連通孔(52b)が燃料で塞がされたときに、上記フロート室(51S)の少なくとも一部を浮力として利用して上記フロート(51)の浮力を増大させることによりフロート(51)を上昇させるように設定した燃料遮断弁。
  3. 請求項1または請求項2に記載の燃料遮断弁において、
    上記接続通路(32a)の通路面積は、上記側部連通孔(52b)より小さく設定されている燃料遮断弁。
  4. 請求項1または請求項3に記載の燃料遮断弁において、
    上記ケーシング(20)は、上記弁室(30S)の下開口(30a)を塞ぐ底板(35)を備え、該底板(35)は、上記フロート(51)の下部の外形の内側に対向形成され上記燃料タンク(FT)と上記弁室(30S)とを連通する底部連通孔(35c,35d)を備えている燃料遮断弁。
  5. 請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の燃料遮断弁において、
    上記フロート機構(50)は、上記フロート(51)の上部に装着されたゴム製のシート部材(55)を備え、該シート部材(55)の上面に上記シート部(55a)を形成した燃料遮断弁。
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