JP2008163762A - 燃料遮断弁 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料遮断弁１０は、燃料タンクＦＴの傾斜により接続通路３１ｂの開口付近が液没状態になっても、燃料の外部への漏れを防止すること。
【解決手段】燃料遮断弁１０は、弁室３０Ｓを形成するケーシング本体３０および仕切板３７を有するケーシング２０と、弁部５２を有するフロート機構５０とを備え、フロート機構５０の昇降により弁部５２で接続通路３１ｂを開閉する。仕切板３７は、ケーシング本体３０内に通気孔３２ａより上方であって水平方向に配置され弁室３０Ｓを下弁室３０Ｓａと上弁室３０Ｓｂとに区画する。仕切板３７には、貫通孔３８ａが形成されている。貫通孔３８ａと弁部５２との間隙は、下弁室３０Ｓａ、上弁室３０Ｓｂを経て接続通路３１ｂに接続される通路３０Ｓｃを形成している。
【選択図】図１

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、燃料遮断弁（ロールオーバーバルブ）が設けられており、燃料タンクの外部への通気を確保するとともに、車両が傾斜したときなどに液体燃料の外部への流出を防止している。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が、こうした扁平化した燃料タンクでは、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、閉弁する燃料液位をできる限り高く設定することが好ましい。しかし、閉弁時における燃料液位を高く設定した場合に、燃料遮断弁が液没し易い。こうした液没をしにくくするための構成として、特許文献１に示すように、接続通路の開口の外周部に、下方に向けて突設した円筒状の防壁を設ける手段が知られている。しかし、この防壁でも十分に燃料の漏れ量を減らすことができない。

特開平４−２０１７１８号公報

本発明は、上記従来の技術の問題点を解決するものであり、接続通路の開口付近が液没状態になっても、燃料の外部への燃料の漏れを減らした燃料遮断弁を提供することを目的とする。

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、上記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および該弁室と燃料タンク内とを連通する通気孔を有するケーシング本体と、該ケーシング本体内に上記通気孔より上方であって水平方向に配置され上記弁室を下弁室と上弁室とに区画する仕切板本体および該仕切板本体に上記接続通路と同心に形成された貫通孔を有する仕切板と、を有するケーシングと、
上記弁室内に収納され、上記燃料タンク内の燃料液位に応じ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貫通孔内を貫通して上下方向へ移動することで上記接続通路を開閉する弁部と、を有するフロート機構と、
を備え、
上記貫通孔と上記弁部との間隙は、上記下弁室、上記上弁室を経て上記接続通路に接続される通路を形成していること、を特徴とする。

本発明にかかる燃料遮断弁を用いた燃料タンクが傾斜して燃料タンクの所定の液位に達すると、弁室の下弁室内に流入した燃料により、フロート機構が浮力により上昇する。フロート機構の上昇により、弁部が仕切板の貫通孔を貫通して上方へ移動し、接続通路を閉じることで、燃料タンクを外部に対して遮断し、燃料タンクから外部へ燃料が流出するのを防止する。

また、上記仕切板は、ケーシング本体の通気孔から接続通路に至るまでの経路を遮るから、通気孔から入った燃料が接続通路へ直接、到達しにくい。すなわち、仕切板は、燃料タンクが傾いたときに、シール部が液没する傾斜角度を大きくするから、傾斜角度に近い角度まで燃料タンクが傾斜している状態で揺動した場合に燃料の流出を防止することができる。

さらに、上弁室は、シール部が液没している状態から開弁したときに、燃料の漏出量を低減する作用がある。すなわち、燃料タンクが所定角度以上傾斜して、シール部が液没するとともにフロート機構により接続通路が閉じられている状態から車両の傾斜が戻り、フロート機構の下降により接続通路が開かれると、気流が通気孔、弁室、接続通路を通じて生じる。上弁室は、通路から接続通路に至るまでの経路の側方にあり、その流路の面積を大きくする。気体の速度は、ベルヌーイの定理および連続の式の関係から、通路の面積が大きくなると遅くなるから、上弁室を通ることで、接続通路へ向かう流速が小さくなる。よって、接続通路に流入する気流が、その付近の燃料の液面に沿って生じても、燃料を巻き込む作用が小さく、よって流出する量を減らすことができる。

本発明の好適な態様として、上記弁部は、上記フロートの上部から突設された弁支持部と、該弁支持部に装着され上記接続通路のシール部に接離することで上記接続通路を開閉するゴム製のシート部材とを備えた構成をとることができる。この構成により、シール部が液没状態にあっても、シート部材の弾性力によりシール部を押圧するから高いシール性を維持することができる。また、弁部は、仕切板の貫通孔の一部を弁部で塞いだ狭い通路とするから、燃料が下弁室から上弁室を通じて、接続通路へ流入し難くする。

また、本発明の好適な態様として、上記ケーシング本体の内壁に溶着部を有し、該溶着部に上記仕切板の外縁が溶着されることで上記仕切板がケーシング本体に装着される構成をとることができる。この構成により、仕切板を簡単にケーシング本体に装着することができる。

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。図１において、燃料タンクＦＴは、その表面がポリエチレンを含む複合樹脂材料から形成されており、そのタンク上壁ＦＴａに取付穴ＦＴｂが形成されている。このタンク上壁ＦＴａには、燃料遮断弁１０がその下部を取付穴ＦＴｂに突入した状態にて取り付けられている。燃料遮断弁１０は、車両の傾斜時や揺動時に燃料タンクＦＴ内の燃料がキャニスタへ流出することを規制するものである。

（２） 燃料遮断弁１０の各部の構成
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は、ケーシング本体３０と、底板３５と、仕切板３７と、蓋体４０とを備え、ケーシング本体３０と底板３５とにより囲まれたスペースが弁室３０Ｓになっており、この弁室３０Ｓにスプリング７０に支持されたフロート機構５０が収納されている。

図２は燃料遮断弁１０を分解した断面図である。ケーシング本体３０は、天井壁部３１と、側壁部３２とにより囲まれたカップ形状であり、その下部を開口３０ａとしている。天井壁部３１の中央部には、下方に向けて突設された通路形成突部３１ａが形成されており、この通路形成突部３１ａに弁室３０Ｓに接続する接続通路３１ｂが貫通形成されている。接続通路３１ｂの弁室３０Ｓ側は、環状のシール部３１ｃになっている。側壁部３２には、燃料タンク内と弁室３０Ｓとを接続する通気孔３２ａが形成され、また、底板３５を取り付けるための係合穴３２ｂが形成されている。底板３５は、ケーシング本体３０の開口３０ａを閉じる部材であり、その外周部に形成された係合爪３５ａがケーシング本体３０の係合穴３２ｂに係合することにより、ケーシング本体３０の開口３０ａを閉じるように装着されている。底板３５の上面には、連通孔３５ｂおよびスプリング７０の下端を支持するためのスプリング支持部３５ｃが形成されている。

図１に示すように仕切板３７は、ケーシング本体３０内に通気孔３２ａより上方であって水平方向に配置されている。図２に示す仕切板３７は、弁室３０Ｓを下弁室３０Ｓａと上弁室３０Ｓｂとに区画する円板状の仕切板本体３８を樹脂で形成している。仕切板本体３８の中央部には、接続通路３１ｂと同心に配置されるように形成された貫通孔３８ａが形成されている。仕切板本体３８の外縁は、溶着部３９になっており、側壁部３２の上側内壁に段状に形成された溶着部３２ｄに超音波溶着法などで溶着されることで、仕切板３７はケーシング本体３０に固定されている。

蓋体４０は、蓋本体４１と、蓋本体４１の中央から側方へ突出した管体部４２と、蓋本体４１の外周に形成されたフランジ４３と、支持部４４を備え、これらを一体に形成している。管体部４２には、管通路４２ａが形成されており、この管通路４２ａの一端は、接続通路３１ｂを通じてケーシング本体３０の弁室３０Ｓに接続され、他端はキャニスタ（図示省略）側に接続される。支持部４４は、蓋本体４１の下部に形成され、ケーシング本体３０の上部を嵌合・支持する筒体である。支持部４４には、係合穴４４ａが形成されている。係合穴４４ａは、ケーシング本体３０の側壁部３２に形成された係合爪３２ｃに係合することで、蓋体４０は、ケーシング本体３０を保持している。また、フランジ４３の下端部には、燃料タンクＦＴのタンク上壁ＦＴａ（図２参照）に溶着される外側溶着部４３ａが形成されている。

上記フロート機構５０は、フロート５１と、フロート５１の上部に形成された弁部５２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浮力室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の浮力室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の上面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。

図３はフロート機構５０およびケーシング本体３０の上部の付近を示す断面図である。弁部５２は、フロート５１の上部中央に突設された弁支持部５３と、弁支持部５３に装着されたシート部材５５とを備えている。弁支持部５３は、フロート５１の上部から突設された支持突出部５４を備えている。支持突出部５４は、円柱形状の支持基部５４ａと、支持基部５４ａの上部に形成された円板部５４ｂと、円板部５４ｂの外周部から上方に向けて突設された円筒部５４ｃとを備え、支持基部５４ａと円筒部５４ｃとに囲まれたスペースが撓み用スペース５３Ｓになっている。弁支持部５３の円板部５４ｂには、液抜き溝５４ｄ（図示省略）が２箇所形成されている。液抜き溝５４ｄは、撓み用スペース５３Ｓに溜まった燃料を排出するとともに、撓み用スペース５３Ｓ内の空気抜きによりシート部材５５を撓み易くする。

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）から下方に向けて開口したカップ形状に形成されており、つまりシート部５６と、シート部５６の外周部から下方に突設された被支持部５７とから形成され、その内側が装着用スペース５５Ｓになっている。シート部５６は、シール部３１ｃに着離するシート面５６ａと、シート面５６ａの外周部に沿って形成された弾性変形部５６ｂとを備えている。シート面５６ａがシール部３１ｃに押されたときに、弾性変形部５６ｂが撓み用スペース５３Ｓ内に凹むように弾性変形してシール部３１ｃに着座する。被支持部５７は、円筒形状の側壁部５７ａと、抜止部５７ｂとにより形成されている。シート部材５５は、装着用スペース５５Ｓに弁支持部５３を圧入することで弁支持部５３に取り付けられている。

フロート機構５０は、燃料液位に応じて昇降するときに、弁部５２が仕切板３７の貫通孔３８ａを貫通して上下方向へ移動する。このとき、弁部５２と貫通孔３８ａとの間隙は、図１に示すように、上記下弁室３０Ｓａ、上弁室３０Ｓｂを経て接続通路３１ｂに接続される通路３０Ｓｃを形成している。

（３） 燃料遮断弁１０の動作
次に、燃料遮断弁１０の動作について説明する。図１において、燃料タンクＦＴ内で燃料の蒸発により発生した燃料蒸気は、連通孔３５ｂ、通気孔３２ａを通じて下弁室３０Ｓａ内に入り、下弁室３０Ｓａから、仕切板３７の貫通孔３８ａで形成される通路３０Ｓｃ、上弁室３０Ｓｂ、接続通路３１ｂ、管通路４２ａを通じて、キャニスタ側へ逃がされる。いま、図４に示すように、車両の傾斜などにより燃料タンクＦＴ内の燃料液位ＦＬが上昇して、液位ＦＬ１（カットオフポイント）を越えると、燃料は連通孔３５ｂだけでなく、通気孔３２ａを通じて下弁室３０Ｓａに流入する。そして、フロート５１の浮力およびスプリング７０の荷重による上方への力と、フロート５１およびシート部材５５の自重による下方への力との釣り合いによって、前者が後者を上回ったときにフロート機構５０が上昇する。これにより、フロート機構５０は、弁部５２が仕切板３７の貫通孔３８ａを貫通して、シート部材５５がシール部３１ｃに着座する。シート部材５５は、シール部３１ｃによって押されることにより撓み用スペース５３Ｓに向けて湾曲するように弾性変形して、シート部材５５のシート面５６ａが接続通路３１ｂを閉じる。このとき、燃料が下弁室３０Ｓａから通路３０Ｓｃを通じて上弁室３０Ｓｂに入り込んで、シール部３１ｃを液没させても、シート部材５５がその弾性力によりシール部３１ｃを押圧している状態が維持されるから、燃料が燃料タンクＦＴ外へ流出するのを防止することができる。

そして、シール部３１ｃが液没している状態から、図１に示すように、車両の傾斜がなくなり、燃料タンクＦＴが水平姿勢に戻ると、上弁室３０Ｓｂ内の燃料が通路３０Ｓｃを通じて、さらに下弁室３０Ｓａの燃料が連通孔３５ｂなどから排出される。これにより、フロート機構５０は、その浮力を減少して下方への力を受けて、シート部材５５がシール部３１ｃから離れて、接続通路３１ｂを開く。このとき、燃料タンクＦＴの上部スペースに溜まっている気体は、通気孔３２ａから仕切板３７の下面に沿い、さらに通路３０Ｓｃ、上弁室３０Ｓｂを通り、接続通路３１ｂから外部へ流れ、外部との通気を確保する。

（４） 実施例の作用・効果
上記実施例の燃料遮断弁１０の構成により、以下の効果を奏する。

（４）−１ 図４に示すように、仕切板３７は、ケーシング本体３０の通気孔３２ａから接続通路３１ｂに至るまでの経路を遮るから、通気孔３２ａから入った燃料が接続通路３１ｂへ直接、到達しない。すなわち、仕切板３７は、燃料タンクＦＴが傾いたときに、シール部３１ｃが液没するときの傾斜角度を大きくするから、この角度で傾斜している状態で燃料タンクＦＴが揺動した場合に燃料の流出を防止することができる。

（４）−２ 下弁室３０Ｓａと上弁室３０Ｓｂとを接続する通路３０Ｓｃは、仕切板３７の貫通孔３８ａの一部を弁部５２で塞いだ狭い通路面積であるから、燃料が下弁室３０Ｓａから上弁室３０Ｓｂを通じて、接続通路３１ｂへ流入し難い。

（４）−３ 上弁室３０Ｓｂは、シール部３１ｃが液没している状態から開弁したときに、燃料の漏出量を低減する作用がある。すなわち、図４に示すように燃料タンクＦＴが所定角度以上傾斜して、シール部３１ｃが液没するとともにフロート機構５０により接続通路３１ｂが閉じられている状態から、図５に示すように、車両の傾斜が戻り、燃料液位ＦＬが低下して、フロート機構５０の下降により接続通路３１ｂが開かれると、気流が通気孔３２ａ、下弁室３０Ｓａ、通路３０Ｓｃ、上弁室３０Ｓｂ、接続通路３１ｂの経路で生じる。この状態にて、上弁室３０Ｓｂは、通路３０Ｓｃから接続通路３１ｂに至るまでの経路の側方にあり、その流路の面積を大きくする。気体の速度は、ベルヌーイの定理および連続の式の関係から、通路３０Ｓｃの面積が大きくなると遅くなるから、上弁室３０Ｓｂを通ることで、接続通路３１ｂへ向かう流速が小さくなる。よって、接続通路３１ｂに流入する気流が、その付近の燃料の液面に沿って生じても、燃料を巻き込む作用が小さく、よって流出する量を減らすことができる。

次に、仕切板３７によって形成された上弁室３０Ｓｂの作用について、従来の技術の燃料遮断弁と比較して説明する。図６は従来の技術に相当する燃料遮断弁１００を示す説明図である。図６において、燃料遮断弁１００のケーシング１０２の天井壁部１０４の下面であって、接続通路１０６の外周部に下方に向けて高さＬｂの円筒状の防壁１０８が形成されている。こうした防壁１０８は、車両の傾きによってシール部１０６ａが液没する傾斜角度を大きくしている。上記実施例の仕切板３７を用いた燃料遮断弁（試料１，２）と、図６の従来の技術に相当する燃料遮断弁（試料３〜５）を用いて、以下の試験を行なった。すなわち、燃料遮断弁を所定流速で吸引するとともに燃料遮断弁を装着した燃料タンクを所定周期で所定回数だけ揺動させて、そのときの燃料の漏れ量を測定した。ここで、試験条件として、吸引流量を２．０Ｌ／ｍｉｎ、燃料タンクＦＴの燃料液位を所定の液位ＦＬ１（カットオフポイント）から３０ｍｍ下方に設定し、燃料タンクを、傾斜角度θが４２゜〜−４２゜の範囲で揺動させた。ここで、実施例にかかる試料１，２は、仕切板３７の貫通孔３８ａの孔径Ｄａ（図３参照）がそれぞれ１３ｍｍ、２６ｍｍ、天井壁部３１から仕切板３７の下端までの距離Ｌａが４．４ｍｍとし、従来の技術にかかる試料３は、防壁を設けないもの、試料４，５は孔径Ｄｂを１３ｍｍ、防壁１０８の高さＬｂ（図６参照）がそれぞれ１１ｍｍ、８ｍｍとした。
その結果、従来の技術にかかる試料３〜５では、燃料の漏れ量がそれぞれ４．０ｍＬ、４１．０ｍＬ，２８．０ｍＬであるのに対して、本実施例にかかる試料１，２では、燃料の漏れ量がそれぞれ０．３ｍＬおよび２．４ｍＬに減らすことができ、しかも貫通孔３８ａの孔径が小さい試料１のほうが、燃料の漏れ量が少ないことが分かった。これは、上弁室３０Ｓｂの容量が急激に大きくなるからと考えられる。

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。
仕切板をケーシング本体に組み付けるための手段は、上述したように用音波溶着などの溶着法で組み付ける構成のほか、爪と凹所との係合などの各種の手段を用いることができる。
また、上記実施例では、フロート機構の弁部は、シート部材によりフロートと別体に形成したが、これに限らず、フロートと一体に形成してもよい。

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た断面図である。 フロート機構およびケーシング本体の上部の付近を示す断面図である。 燃料遮断弁の動作を説明する説明図である。 燃料遮断弁の仕切板の作用を説明する説明図である。 従来の技術に相当する燃料遮断弁を示す説明図である。

符号の説明

１０...燃料遮断弁
２０...ケーシング
３０...ケーシング本体
３０Ｓ...弁室
３０ａ...開口
３０Ｓａ...下弁室
３０Ｓｂ...上弁室
３０Ｓｃ...通路
３１...天井壁部
３１ａ...通路形成突部
３１ｂ...接続通路
３１ｃ...シール部
３２...側壁部
３２ａ...通気孔
３２ｂ...係合穴
３２ｃ...係合爪
３２ｄ...溶着部
３５...底板
３５ａ...係合爪
３５ｂ...連通孔
３５ｃ...スプリング支持部
３７...仕切板
３８...仕切板本体
３８ａ...貫通孔
３９...溶着部
４０...蓋体
４１...蓋本体
４２...管体部
４２ａ...管通路
４３...フランジ
４３ａ...外側溶着部
４４...支持部
４４ａ...係合穴
５０...フロート機構
５１...フロート
５１Ｓ...浮力室
５１ａ...上壁部
５１ｂ...側壁
５１ｃ...ガイド突条
５２...弁部
５３...弁支持部
５３Ｓ...撓み用スペース
５４...支持突出部
５４ａ...支持基部
５４ｂ...円板部
５４ｃ...円筒部
５４ｄ...液抜き溝
５５...シート部材
５５Ｓ...装着用スペース
５６...シート部
５６ａ...シート面
５６ｂ...弾性変形部
５７...被支持部
５７ａ...側壁部
５７ｂ...抜止部
７０...スプリング
ＦＬ...燃料液位
ＦＴ...燃料タンク
ＦＴａ...タンク上壁
ＦＴｂ...取付穴

Claims (3)

1. 燃料タンク（ＦＴ）の上部に装着され、上記燃料タンク（ＦＴ）内と外部とを接続する接続通路（３１ｂ）を開閉することで燃料タンク（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（３１ｂ）とを連通する弁室（３０Ｓ）および該弁室（３０Ｓ）と燃料タンク（ＦＴ）内とを連通する通気孔（３２ａ）を有するケーシング本体（３０）と、該ケーシング本体（３０）内に上記通気孔（３２ａ）より上方であって水平方向に配置され上記弁室（３０Ｓ）を下弁室（３０Ｓａ）と上弁室（３０Ｓｂ）とに区画する仕切板本体（３８）および該仕切板本体（３８）に上記接続通路（３１ｂ）と同心に形成された貫通孔（３８ａ）を有する仕切板（３７）と、を有するケーシング（２０）と、
   上記弁室（３０Ｓ）内に収納され、上記燃料タンク（ＦＴ）内の燃料液位に応じ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貫通孔（３８ａ）内を貫通して上下方向へ移動することで上記接続通路（３１ｂ）を開閉する弁部（５２）と、を有するフロート機構（５０）と、
   を備え、
   上記貫通孔（３８ａ）と上記弁部（５２）との間隙は、上記下弁室（３０Ｓａ）、上記上弁室（３０Ｓｂ）を経て上記接続通路（３１ｂ）に接続される通路（３０Ｓｃ）を形成していること、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、
   上記弁部（５２）は、上記フロート（５１）の上部から突設された弁支持部（５３）と、該弁支持部（５３）に装着され上記接続通路（３１ｂ）のシール部（３１ｃ）に接離することで上記接続通路（３１ｂ）を開閉するゴム製のシート部材（５５）とを備えている燃料遮断弁。
3. 請求項１に記載の燃料遮断弁において、
   上記ケーシング本体（３０）の内壁に溶着部（３２ｄ）を有し、該溶着部（３２ｄ）に上記仕切板（３７）の外縁が溶着されることで上記仕切板（３７）がケーシング本体３０に装着される燃料遮断弁。

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