JP2007533932A

JP2007533932A - タンクの内部ガス圧の制御弁

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Publication number: JP2007533932A
Application number: JP2007508944A
Authority: JP
Inventors: セルティエ，ブルノ; エルナンデ，ミシェル; マッキントッシュ，アンドリュー
Original assignee: EATON
Current assignee: EATON
Priority date: 2004-04-23
Filing date: 2005-04-22
Publication date: 2007-11-22
Also published as: KR101189341B1; CN101014793B; FR2869383A1; KR20070031303A; WO2005106301A1; CN101014793A; DE112005000916T5; FR2869383B1

Abstract

タンクの上部に設けられた少なくとも１つのオリフィス（21）と協働する、液体タンクの内部ガス圧の制御弁（C）であって、前記オリフィス（21）と連通する貫通空所（4）を備えて、タンク内の圧力がタンク外部の圧力を上回る場合に作動可能な閉鎖手段（3）を有する本体（1）を含み、該本体（1）は、所定の限界値を上回るタンクと外部との圧力差の影響を受けて移動することができ、前記本体（1）は、外部およびタンク（R）にそれぞれ連通している２つの開口（8，10）を有するケースのスペース（22）中で、タンク（R）に連結された開口（10）の内側出口に設けられた弁座（12，12’）と接触する位置であって、外部に向かうガスの流れを妨げる第１の位置と、前記弁座（12，12’）から離れて、前記流れを可能にする第２の位置との間で摺動し、本体（1）を押し戻して弁座（12，12’）に接触させるための戻し手段（7）が設けてあり、該手段（7）は、圧力差の限界値が達成されるまで接触を確保するように調整されている。弁（C）の本体（1）内に位置する閉鎖手段は、貫通空所（4）の一部の中を半径方向の遊びを持って自由に移動する小さい質量の可動部（3）で構成され、該可動部は、一方では、貫通空所（4）を閉鎖するために戻し手段（7）側に配置された弁座（6）と、他方では、タンク（R）に連結された開口（10）側に配置されたストッパ（5）との間を移動することができ、ストッパと接触している場合には閉鎖は行われない。

Description

本発明は、液体タンクの上部に設けられたオリフィスと協働し、タンク内の圧力が外圧を下回った場合にタンクへのガスの流れを可能にする、液体タンクの内部ガス圧用の制御弁に関する。このタイプの弁は、タンクのオリフィスとの関係において、内圧と外圧との差が所定の限界値に達した場合に、内部から外部へのガスの流れも同様に可能にできなければならない。

代表的な応用分野によれば、これらの弁は、自動車用燃料タンクと共に用いることができ、とりわけ逆止弁と連動させることができる。

これらの燃料タンクは、タンクの作動段階、すなわち給油時、エンジン作動時、高温条件下でのエンジン停止時等にかかわらず、多量のガソリン蒸気を発生させる。これらの蒸気は、活性炭フィルタに導かれ、このフィルタによって、蒸気は貯留されるが、次に、エンジンの作動を管理する車載型コンピュータの命令により、この蒸気は定期的に吸気マニホルドに向け排出される。

一方で、とりわけ周囲の圧力と比べてタンク内に負圧を生じさせる特定の温度条件下において、大気からタンクへ向かっての蒸気の流通を可能にすることが必要になることがよくある。例えば、ガソリンがまだ高温であり、車両が低温環境中を通行する場合がある。この冷却の結果生じるタンクの負圧を制限しなければならない。

内圧と外圧との差が所定の限界値に達した場合にはタンク外部に向かうガスの流れを可能にし、タンクの内圧が外圧を下回る場合には逆の流れを可能にする液体タンクの内部ガスの圧力制御弁については既に知られており、本出願人の国際公開第０２／０５９１２号に記載されている。

国際公開第０２／０５９１２号の対象となる弁の主な特徴によると、この弁は本体を備えており、この本体の下部がタンクのオリフィスを塞ぐ形状にされており、さらに前記限界値を構成する前記圧力差値を超えると、本体がオリフィスから離れるような質量を有することである。この本体はさらに、タンクのオリフィスと接触している時にこのオリフィスと連続するように配置された貫通空所を備えており、該空所は閉鎖ボールを備えており、該閉鎖ボールは、タンクと大気との圧力差が正になると作動される。

二重重力機構に基づくこの単純な構成により、タンクが負圧である場合には流体が外部から自由に通過できる一方で、内外の圧力が均等になると直ちに通過が阻止され、次に所定の超過圧の限界値を越えると、タンクから外部へ流体が流れるという圧力方式を得ることが可能になる。

しかしながら、前記二重重力機構に基づく国際公開第０２／０５９１２号の対象となる構成は、垂直に向けられている場合にしか正しく作動しない。

国際公開第０２／０５９１２号中で想定される作動の前提として、弁は、とりわけ、タンクの上壁においてタンクに溶接された逆止弁と一体化されている場合、タンクの上壁から突出しており、このため、垂直寸法において、すなわち、車両の床方向において、無視できないスペースを占めている。

しかしながら、前記逆止弁およびタンク内部の圧力制御弁がタンク内部に配置されている場合には、前者の逆止弁は必然的にタンク上壁の近傍に位置し、垂直に向けられた制御弁をこの逆止弁に接続するためには、サイホン式の配管を用いることが必要になり得るが、この配管は取り除かれることが望ましい。なぜならば、この配管は、サイホン底部に液体燃料を滞留させることにより燃料蒸気の正常な通気を阻止することになるからである。

本発明は、弁の方向にかかわらず機能する解決策を提案することによりこれらの問題を改善しようとするものである。

例えば、水平に利用できる新規な構成を提供することにより、タンク外部に設置する従来のシステムにおいて、解決策として用いられてきた垂直方向の過剰なかさばりをなくすことができるようにする。タンク内部に組み込むことを仮定する場合、サイホン形の配管の使用を回避できるようにする。

これらの目的、および以下で詳細に説明されるその他の目的を達成するため、タンク上壁に設けられた少なくとも１つのオリフィスと協働する本発明の制御弁は、前記オリフィスと連通する貫通空所を備えて、タンク内の圧力がタンク外部の圧力を上回る場合に作動可能な閉鎖手段を有する本体も含む。この本体は、所定の限界値を上回るタンクと外部との圧力差の影響を受けて移動することができ、この移動により、外部に向かうガスの流れが可能になる。本体はこのため、外部およびタンクにそれぞれ連通している２つの開口を有するケースのスペース中で、タンクに連結された開口の内側出口に設けられた弁座と接触する位置であって、外部に向かうガスの流れを妨げる第１の位置と、前記弁座から離れて、前記流れを可能にする第２の位置との間で摺動し、本体を押し戻して弁座に接触させるための戻し手段が設けてあり、この手段は、圧力差の限界値が達成されるまで接触を確保するように調整されている。

この解決策では、従来技術の解決策におけるように弁の本体の質量ではなく、戻し手段の調整により、内部超過圧の限界値を決めて、それを越えると弁が開かねばならないようにする。従って、この作動は弁の方向をもはや問題とはしない。なぜならば、本体の質量は、作動圧に対する主要な影響をもはや持っておらず、しかも本体の質量を最小にできるからである。

米国特許第６，１９６，２５８号および仏国特許第２，５７７，９０３号は、この原理に従って作動する弁を開示している。摺動本体は、貫通空所の閉鎖手段も有しており、この閉鎖手段は、この空所の弁座に接触する第２の戻し手段により制御され、この第２の手段により、前述の差圧と反対符号の差圧の第２の限界値が導入される。

本発明の解決策は、２つの戻し装置の同時管理を前提とするのではなく、閉鎖位置への戻し手段なしで閉鎖手段が管理される単純化されたタイプを提示するものである。この位置は、タンク内部の圧力が外部の圧力を上回るとただちに占められる。

このように、弁の本体内に位置する前記閉鎖手段は、貫通空所の一部の中を半径方向の遊びを持って自由に移動する小さい質量の可動部で構成され、該可動部は、一方では、貫通空所を閉鎖するために前記部分内において戻し手段側に配置された弁座と、他方では、タンクに連結された開口側に配置されたストッパとの間を移動することができ、ストッパと接触している場合には閉鎖は行われない。

従ってこの内部閉塞手段は、戻し手段に従わず、その結果、タンク内と外部に存在する圧力の差の単純な作用の下で作動し、この圧力差は、閉塞手段を移動させるのに十分な圧力損失を空所内に発生させる。従って、閉塞手段の、好ましくは小さい質量は、内部の弁の作動における必須のパラメータではもはやない。

本発明の機構は実際、二重トリガ式である。タンクと外部との差圧が正になる場合、本体にかかる力は、タンクと連通する開口から本体を離間させるほど十分に大きくない。しかしながら、この力は、可動部を内部の弁座に向けて押し返して、前記本体内に設けられた空所を閉鎖することを可能にする条件を作り出すのに十分である。その場合、ガス交換はもはやない。

特定の圧力差の限界値を越えると、本発明の弁の本体にかかる力は、弁の本体を開口から離間させるのに十分であり、その場合、流体は自由に流出する。

好ましくは、弁の本体内を自由に移動する可動部は、貫通空所の円筒形部分内を移動できるボールで構成される。

具体例を一つ挙げると、このボールは、燃料と化学的および物理的に利用可能なプラスチック製、例えば、ポリアセタール製であり、この材料は、タンクと外部との差圧が正になると直ちにボールに求められる機能と完全に両立できる。

より正確には、本発明の弁の本体は、円筒形であって、タンク側端部がほぼ半球形であり、貫通空所は、前記本体の軸線方向に設けてある。

製造に関連する理由から、ボールが接触するストッパは、弁の本体に気密的に固定された別個の部品上に設けられている。

具体例を一つ挙げると、この部品は、十分な気密性をもたらす公差で、本体内に嵌入することができる。

本体の空所内におけるボールのガイドは当然、寸法的に非常に安定していなければならず、この本体が作られる材料は、しかるべく選ばれる。本体、ならびにストッパに関する末端部品は、好ましくは、プラスチック成形品であり、該プラスチックはさらに、タンクからの蒸気および／または液体により引き起こされる潜在的な化学的攻撃により寸法的に影響を受けないように選ばれる。

国際公開第０２／０５９１２号の弁では、一定の質量を本体に付与する必要から、本体は鋼で製造されるが、本発明では、プラスチックの利用が可能である。その理由は、質量には、演じるべき役割が実際にはもはやないからである。このことは、本発明のさらなる経済的利点である。

好ましくは、本発明によれば、戻し手段は、スペース内で摺動軸線に沿って配置された、圧縮用のコイルばねで構成される。

このばねは、所望の圧力に均衡させてある。すなわち、このばねは、内部超過圧の所定限界値になって初めて弁の本体の移動を可能にする。

本体は、その外周部に、ばねの一方の末端のストッパとして働く円周方向肩部を有しており、ばねの他方の末端は、ケースの内壁に当接する。この肩部は、環状とすることができ、または半径方向リブの末端により構成されてもよい。

具体例を一つ挙げると、ケースは、気密的に組み立てられた２つの部分で構成され、各々の部分は、流体通路の開口の１つを含む。これら２つの組み立ての例として、例えば、タンクを外部に連結する流体回路中に挿入可能なカートリッジの形状でもよい。

代わりに、タンクと連通する開口を含むケースの部分は、逆止弁の上部カバーを備える単一部品とすることができる。

これらの可能性は、新規な構造により可能となる弁の方向の完全な自由と相まって、複数の構成、とりわけ以下の説明から理解できるような、かさばりが少ない単一の弁と複数の逆止弁との組み合わせの実施を簡単に行えるようにする。

ここで、添付図面を参照して本発明をより詳細に説明する。

図１を参照すると、本発明によるタンクの内部ガス圧の制御弁（Ｃ）は、主として、例えばプラスチック製の本体（１）と、好ましくはポリアセタール製のボール（３）と、前記ボール（３）のストッパとして働く末端部品（２）とで構成されている。

これら３つの要素の協働により、一定の条件において流体の通過を可能にする、貫通する軸方向の内部空所または導管（４）を提供する、コンパクトな構成を得ることが可能になる。

従って、ボールが図１に示される位置にあってストッパ（５）と接触している場合、半径方向の遊びおよびボール（３）周囲の流体の通過を可能にする空所（４）およびボール（３）それぞれの横断寸法の理由により、ガスが流れることができる（図３ａ参照）。

言い換えれば、このボールは、空所部（４）の直径を下回る外径を有しており、空所部（４）の内部を移動でき、弁（Ｃ）の両側で圧力の差がある場合に、ボール（３）の移動を可能にする作動時の圧力減少を引き起こせるようにしている。

ボール（３）が右方に押しやられて弁座（６）と接触するとすぐに、ボール（３）と前記弁座（６）との円形接触によりあらゆる流体の流れが停止される。

さらに、ボール（３）用のストッパ（５）として働く末端部品（２）は、それ自体が、弁（Ｃ）を内部に組み込んでいるケースの一部分（１１）の開口（１０）に合わせて設けられた弁座（１２）に接触し、末端部品は、弁（Ｃ）の本体（１）内に気密的に嵌入されている。このケースは、第１の部分（１１）と、これと気密的に組み立てられた第２の部分（１３）により補完されており、この全体が、スペース（２２）を包囲するカートリッジ（１５）を形成する。

この第２の部分（１３）は、１つの開口（８）を備えており、この開口の周縁部は、圧縮ばね（７）のための支承部を形成しており、圧縮ばねは、環状カラー（１４）上に配置された肩部を介して弁（Ｃ）の本体（１）に作用する。

カートリッジ（１５）の開口（８，１０）は、例えば図４および図５に示されるような流体回路にカートリッジ（１５）を挿入する場合、従来使用される導管（１６，１７）により延設される。

図２は、逆止弁（Ｖ）に組み込まれた前記弁（Ｃ）を示しており、この逆止弁は、通常、燃料タンクの上壁に固定されて、この上壁を垂直に貫通する本体（１９）（図４および図５参照）と、弁（Ｃ）が正確にその中に組み込まれるようにするためのキャップまたは蓋（１８）とで構成されている。本明細書では、本発明の目的と直接関係しない部分には詳細には触れないが、逆止弁（Ｖ）の本体（１９）は、フロート（２０）を備えており、このフロートは、車両の転覆時またはタンクの注入レベルによってフロートがオリフィス（２１）に接触した場合に前記オリフィス（２１）を塞ぐことができる。

弁（Ｃ）の本体（１）は、弁（Ｃ）の軸方向移動を可能にする、キャップ（１８）内のスペース（２２）中に水平に配置されており、この軸方向移動は、オリフィス（２１）と連通する開口（１０）を包囲する弁座（１２’）により右側で制限される。弁（Ｃ）の摺動を制御するばね（７）は、この場合にはキャップ（１８）と連動する部品（１３）から張り出している導管（１６）の出口の弁座に当接されている。

弁（Ｃ）および弁の案内を確実に行うケースの相対的位置の詳細は、図３ａ〜図３ｂに拡大して示してある。図３ａは、タンクの内圧（Ｐ_ROV）が外圧（Ｐ_atm）を下回る場合を示している。言い換えれば、タンク内部で作り出された負圧がある場合を示している。この場合、ボール（３）は、弁（Ｃ）の部品（２）のストッパ（５）上にあり、ボール（３）とこのボールがその中を移動する空所部（４）との間の半径方向の遊びのため、外部からの空気が流れる。流体の流れの方向は、矢印（Ｆ，Ｆ’）で示してある。末端部品（２）の中において、ストッパ（５）の周囲に設けられた導管が決して閉鎖されないので、この流れが可能である。

図３ｂの表示において、タンクの内圧（Ｐ_ROV）は、外圧（Ｐ_atm）と等しいか、これを若干上回る。この場合、とりわけ、空所（４）の内壁とボール（３）との間に作り出されボールの吸引を発生させる圧力減少により、ボールに力が作用して本体（１）の弁座（６）に対してボールが押し付けられる。この力は、弁（Ｖ）を弁座（１２）から離間させるのに十分ではないので、どのようなガスの流れももはや作り出されない。従って、ガス流量はゼロである。この状況では、圧力差は、圧力限界値を下回っているが、これに対して、この圧力限界値は、図３ｃに示す場合に達成される。

この場合、弁（Ｃ）にかかる圧力（Ｐ_ROV−Ｐ_atm）は、弁を弁座（１２）から離間させるのに十分であり、流体は、図３ａにおいて流れる流体と反対方向に流れ、この場合には、容器内部から外部に向かう。タンクは、ガス圧が超過している。矢印ＦおよびＦ’は、図３ａの矢印とは反対方向に向いている。

図３ａおよび図３ｂにおいて、弁（Ｃ）の本体（１）は、そのスペース内で動かない。しかし、タンクの内圧が増大し続ける場合に、所定の限界値を越えると、弁（Ｃ）がその弁座（１２）から離れ、従ってオリフィス（１０）を通る積極的な流れが可能になる。当然この圧力は、ばね（７）の釣合い、および弁座（１２）の直径に依存している。この場合、周辺フィン（２３）が、ガスを通過させつつ、スペース（２２）内における弁（Ｃ）の本体（１）の純粋に軸方向の案内を確実に行う。これらのフィン（２３）の左端はさらに、ばね（７）の支承部の役割を果たす。

図４および図５は、カートリッジ形（図４）、または逆止弁に組み込まれた（図５）、本発明の弁（Ｃ）を示しており、弁（Ｃ）は、並列に配置されたこれらの複数の逆止弁と共に作動する。

構造は、全体として同一であり、左方の弁（Ｖ）の蓋（１８）のみが、一方または他方の構成に適合するように変更されている。

タンク（Ｒ）に対して水平に配置された弁（Ｃ）により、スペースの増大が得られるが、これは、車両の床が弁（Ｖ，Ｖ’）のキャップ（１８，１８’）の近傍に配置されること、および垂直型の弁（Ｃ）を使用する場合には、前記床を貫通して取り付けざるを得ないことから明らかであり、また、同様に、取り付けの単純化も得られる。

以上、本発明の弁（Ｃ）の長所について記載したが、上記の詳細な説明に照らして容易に理解できるように、本発明では、製造が単純な３個の部品しか必要とせず、また、従来技術のように逆止弁内に垂直に設置できるとともに、逆止弁の少なくとも１つに対して水平に設置でき、あるいは流体回路の必要に応じてどのような方向にでも設置できる機構を用いることにより、かさばりを減らし、実施を単純化して、上記課題を解決する。

しかしながら、上記で説明された解決策は、本発明の範囲を限定させるものではなく、本発明は、当業者が理解できる形状および構成のあらゆる変型をカバーできる。

本発明による、タンクの内部ガス圧の制御弁のカートリッジ構成の断面図である。前記弁の逆止弁への組み込みの断面図である。本発明の弁の作動の種々の段階を断面で示す。本発明の弁の作動の種々の段階を断面で示す。本発明の弁の作動の種々の段階を断面で示す。１個のカートリッジ形弁を２個の逆止弁と共に使用する状態を示す。図４の構成と同等であって、逆止弁の１つに弁が組み込まれた構成を表す。

Claims

タンクの上部に設けられた少なくとも１つのオリフィス（２１）と協働する、液体タンクの内部ガス圧の制御弁（Ｃ）であって、前記オリフィス（２１）と連通する貫通空所（４）を備え、前記タンク内の圧力がタンク外部の圧力を上回る場合に作動可能な閉鎖手段（３）を有する本体（１）を含み、該本体（１）は、所定の限界値を上回るタンクと外部との圧力差の影響を受けて移動することができ、前記本体（１）は、外部およびタンク（Ｒ）にそれぞれ連通している２つの開口（８，１０）を有するケースのスペース（２２）中で、前記タンク（Ｒ）に連結された前記開口（１０）の内側出口に設けられた弁座（１２，１２’）と接触する位置であって、外部に向かうガスの流れを妨げる第１の位置と、前記弁座（１２，１２’）から離れて、前記流れを可能にする第２の位置との間で摺動し、前記本体（１）を押し戻して前記弁座（１２，１２’）に接触させるための戻し手段（７）が設けてあり、該手段（７）は、圧力差の限界値が達成されるまで接触を確保するように調整されており、
前記弁（Ｃ）の本体（１）内に位置する前記閉鎖手段は、前記貫通空所（４）の一部の中を半径方向の遊びを持って自由に移動する小さい質量の可動部（３）で構成され、該可動部は、一方では、前記貫通空所（４）を閉鎖するために戻し手段（７）側に配置された弁座（６）と、他方では、前記タンク（Ｒ）に連結された開口（１０）側に配置されたストッパ（５）との間を移動することができ、前記ストッパと接触している場合には閉鎖は行われないことを特徴とする、タンクの内部ガス圧の制御弁（Ｃ）。
前記可動部は、前記貫通空所（４）の円筒形部分内を移動できるボール（３）で構成されることを特徴とする、請求項１に記載のタンクの内部ガス圧の制御弁（Ｃ）。
前記ボールは、プラスチック製、例えば、ポリアセタール製であることを特徴とする、請求項２に記載のタンクの内部ガス圧の制御弁（Ｃ）。
前記本体（１）は円筒形であって、前記タンク（Ｒ）側端部がほぼ半球形であり、前記貫通空所（４）は、前記本体（１）の軸線方向に設けてあることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のタンクの内部ガス圧の制御弁（Ｃ）。
前記ストッパ（５）は、前記弁（Ｃ）の本体（１）に気密的に固定された別個の部品（２）上に設けられていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のタンクの内部ガス圧の制御弁（Ｃ）。
前記本体（１）および前記ストッパ（５）を備える部品（２）は、プラスチック成形品であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のタンクの内部ガス圧の制御弁（Ｃ）。
前記戻し手段は、スペース内で摺動軸線に沿って配置されたコイルばね（７）で構成されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載のタンクの内部ガス圧の制御弁（Ｃ）。
前記本体（１）は、その外周部に、前記ばね（７）の一方の末端のストッパとして働く環状の円周方向肩部を有しており、前記ばねの他方の末端は、前記ケースの内壁に当接することを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載のタンクの内部ガス圧の制御弁（Ｃ）。
前記ケースは、気密的に組み立てられた２つの部分（１３；１１，１８）で構成され、各々の部分は、１つの開口（８；１０）を含むことを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載のタンクの内部ガス圧の制御弁（Ｃ）。
前記タンク（Ｒ）と連通する開口（１０）を含むケースの部分は、逆止弁（Ｖ）の上部カバー（１８）を備える単一部品であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載のタンクの内部ガス圧の制御弁（Ｃ）。