JP2008232074A - 燃料タンク用弁装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】部品点数が少なく満タン状態の検知を複数行うことができる小型の燃料タンク用弁装置を得る。
【解決手段】ガス用通路88を開閉するフロート弁体70をダイアフラム60に設けられた連結シャフト62に連結させ、ダイアフラム60及び連結シャフト62と一体にフロート弁体70を移動させたり、ダイアフラム60及び連結シャフト62に対してフロート弁体70を浮力を利用して単独で移動させたりすることで、一つのフロート弁体70で確実に追加給油可能な構成と実現させている。これにより、フロート弁体70は一つで済むため、簡易的な構造で、かつ燃料タンク用弁装置22の外形を小さくすることができる。
【選択図】図3

Description

本発明は、燃料タンク内のガスを排出する通路をフロート弁体で閉塞して燃料タンク内の液面の上昇を制限する燃料タンク用弁装置に関する。
自動車の燃料タンク内には、該燃料タンク内で発生したガスを排出する通路を設けており、該通路にはこの通路を開閉可能とする弁装置を設けている。給油時において、この弁装置を塞ぐことで、燃料タンク内の内圧は高くなり、燃料が注入口へ向けて押し上げられる。
そして、燃料が給油ガンに達することで、該燃料の満タン状態が検知されるようになっているが、通路を複数回開閉することで満タン状態の検知を複数回行うようにした弁装置が知られている(例えば、特許文献1)。
しかしながら、このような弁装置では、燃料タンク内の燃料の液面レベルに応じて、それぞれが異なるタイミングで通路を塞ぐようにしている。このため、該通路を塞ぐ、いわゆるフロートを複数設ける必要があり、弁装置を構成する部品点数が多くなり、小型化を図ることが困難である。
特開2003−293876号公報
本発明は上記問題を考慮して、部品点数が少なく満タン状態の検知を複数行うことができる小型の燃料タンク用弁装置を提供することを目的とする。
請求項1に記載の発明は、燃料タンク内のガスを排出する通路をフロート弁体で閉塞して燃料タンク内の液面の上昇を制限する燃料タンク用弁装置であって、前記フロート弁体が収容され、前記通路と連通するフロート室と、前記燃料タンク内の液面上昇により、前記フロート室へ燃料を導く第1流路と、前記フロート室に設けられた圧力室と、前記圧力室の一部を構成するダイアフラムと、前記ダイアフラムと前記フロート弁体を連結する連結部材と、前記圧力室と連通し、前記第1流路より前記燃料タンク内の液面側へ延びる第2流路と、前記第1流路と前記第2流路との間に設けられ、第2流路が燃料で塞がれたとき、第1流路を流れるガスによって該第2流路を通じて前記圧力室内を負圧とし、前記ダイアフラムを上方へ移動させ、前記フロート弁体で通路を閉塞させる負圧発生手段と、を有することを特徴とする。
請求項1に記載の発明では、燃料タンク内のガスを排出する通路と連通するフロート室を設けており、通路を閉塞するフロート弁体をこのフロート室内に収容している。また、フロート室には、第1流路によって燃料タンク内の液面上昇により燃料が導かれるようになっている。
さらに、フロート室には圧力室を設けている。この圧力室の一部をダイアフラムで構成している。そして、このダイアフラムとフロート弁体を連結部材で連結している。
一方、圧力室と連通する第2流路を設けており、第1流路より燃料タンク内の液面側へ延びる長さとしている。また、第1流路と第2流路との間に、負圧発生手段を設け、第2流路が燃料で塞がれたとき、第1流路を流れるガスによって該第2流路を通じて圧力室内を負圧にして、ダイアフラムを移動させる。これにより、連結部材を介してフロート弁体が移動し、フロート弁体によって通路が閉塞される。
この状態で燃料タンク内に燃料を給油していくと、燃料タンク内の内圧は高くなり、燃料が燃料タンクの注入口へ向けて押し上げられる。そして、燃料が給油ガンに達することで、該燃料の満タン状態が検知される。
これにより、燃料の給油が停止するが、通路が閉塞された状態では、通路内でガスが流れないため、燃料タンク内の内圧と圧力室内の圧力とが等しくなり、ダイアフラムが元の位置に戻り、フロート弁体によって閉塞された通路が開放される。したがって、燃料タンク内のガスが該通路を経て排出され、燃料タンク内の内圧が下がり、燃料の液面が下がる。このため、燃料の満タン状態が解除され、燃料の追加給油が可能となる。
燃料の追加給油により、燃料の液面が上昇し、第1流路を通じてフロート室内へ燃料が導かれる。これにより、フロート弁体は浮力により、燃料の液面レベルに対応して浮き上がり、このフロート弁体によって通路が閉塞される。
この状態で燃料タンク内に燃料を給油していくと、燃料タンク内の内圧は高くなり、燃料が再度注入口へ向けて押し上げられる。そして、燃料が給油ガンに達することで、該燃料の満タン状態が再検知され、燃料の給油が停止する
このように、フロート弁体を、連結部材を介してダイアフラムと一体に移動させたり、浮力によって単独で移動させたりすることで、一つのフロート弁体で確実に追加給油可能な構成を実現させている。これによると、フロート弁体は一つで済むため、簡易的な構造で、かつ燃料タンク用弁装置の外形を小さくすることができる。
また、第1流路より第2流路を燃料タンク内の液面側へ延ばすことで、第1流路の開口端よりも第2流路の開口端の方が下方に位置することとなる。このため、まず、第2流路の開口端が燃料によって塞がれた後、満タンが検知されることとなる。次に、第1流路の開口端が燃料によって塞がれた後、満タンが再検知される。つまり、第1流路及び第2流路の開口端の位置を設定することで、満タン検知の液面レベルを自由に設定することができる。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の燃料タンク用弁装置において、前記圧力室が前記フロート室の上方に設けられ、前記ダイアフラムを上方へ移動させることを特徴とする。
請求項2に記載の発明では、フロート室の上方に圧力室を設け、該圧力室の一部を構成するダイアフラムを上方へ移動させることによって、連結部材を介してフロート弁体を上方へ移動させ、フロート弁体によって通路を閉塞するようにしている。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の燃料タンク用弁装置において、前記連結部材が棒状体であり、前記棒状体は、前記フロート弁体に形成された挿通孔内を移動可能とし、先端にフロート弁体の抜け止め部を設けていることを特徴とする。
請求項3に記載の発明では、連結部材を棒状体とし、該棒状体がフロート弁体に形成された挿通孔を挿通している。そして、この棒状体の先端には、フロート弁体を抜け止めする抜け止め部を設けている。
このため、棒状体を上方へ移動させると、該抜け止め部を介して、フロート弁体は棒状体と共に上方へ移動する。また、棒状体はフロート弁体に対して移動可能に挿通されているため、フロート弁体は棒状体に対して移動可能とされる。
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3の何れか1項に記載の燃料タンク用弁装置において、前記負圧発生手段が、流体の流路面積を小さくする絞り部と、前記第2流路を繋ぐ連通管と、を含んで構成されたことを特徴とする。
請求項4に記載の発明では、通路に絞り部を設け、流体の流路面積を小さくしている。この絞り部と第2流路を連通管で繋ぎ、連通管及び第2流路を通じて、圧力室内の空気を引き込み、該圧力室を負圧にする。このため、吸引ポンプ等の負圧発生装置を設ける場合と比較してコストが掛からない。
請求項5に記載の発明は、請求項1〜4の何れか1項に記載の燃料タンク用弁装置において、圧力室内に発生した負圧によって前記ダイアフラムが上方へ移動したとき、弾性エネルギーが蓄積される付勢手段を有することを特徴とする。
請求項5に記載の発明では、ダイアフラムが上方へ移動することで、フロート弁体によって通路は閉塞されるが、この状態で、付勢手段には弾性エネルギーが蓄積されることとなる。このため、負圧発生手段による負圧の発生が生じない場合は、付勢手段が復元し、ダイアフラムを下方へ移動させることができる。すなわち、通路とフロート弁体との張り付きを防止し、フロート弁体を下方へ移動させ、通路を確実に開放させる。
本発明は上記構成としたので、部品点数が少なく満タン状態の検知を複数行うことができる。
次に、本発明の実施形態に係る燃料タンク用弁装置について説明する。
まず、図1に示すように、車両などに備えられる燃料タンク10には、該燃料タンク10内に燃料12を給油するためのインレットパイプ14が設けられている。燃料タンク10内には、燃料ポンプ18が設けられており、インレットパイプ14を通じて給油された燃料12は、該燃料ポンプ18によって、エンジンルーム(図示省略)へ送出される。
また、燃料タンク10の上部には、燃料タンク10とキャニスター(図示省略)を接続するエバポライン20が配設されており、燃料タンク10内のガスが、このエバポライン20を通じて排気されるようになっている。つまり、エバポライン20を通じて排気されたガスは、キャニスターを通過し、該キャニスターによってガス(蒸発燃料)を吸着させた後、エンジンルーム(図示省略)へ送出される。
図2に示すように、エバポライン20には、燃料タンク10内に燃料12を給油する際にエバポライン20への通路を開閉する燃料タンク用弁装置22が接続されている。また、エバポライン20には、車体が傾いた際に、燃料12がエバポライン20へ流出するのを遮断するための燃料遮断用弁装置24が、分岐管26を介して接続されている。
ここで、燃料遮断用弁装置24は、鉛直方向に沿って配設されるようになっており、分岐管26と接続可能な略筒状のハウジング28を備えている。このハウジング28の外壁面からは、水平方向に沿ってフランジ部30が張り出しており、該フランジ部30を介して、燃料遮断用弁装置24が燃料タンク10の上部に取付けられる。
また、ハウジング28内には球状のフロート32が設けられており、分岐管26と連通する連通部34を閉塞可能としている。このフロート32には連通部34を閉塞する方向へ付勢するバネ36が配設されており、該連通部34を閉塞する方向へフロート32を付勢している。
フロート32は、燃料12の液面が上昇した場合に、該液面レベルに応じて、バネ36の付勢力と浮力によって、浮き上がるようになっている。これにより、連通部34は閉塞され、分岐管26が閉塞されて、燃料タンク10内の燃料が分岐管26を経て、エバポライン20へ流入しないようにしている。そして、これは、燃料タンク10内の燃料12の量に限らず、車体が傾いた状態で、燃料遮断用弁装置24付近の液面が上昇した場合も同様である。
また、分岐管26には、さらにエバポライン20と燃料遮断用弁装置24の間に、略筒状のガス抜きバルブ38が配設されている。このガス抜きバルブ38は、ガスが流動可能なハウジング40を備えており、該ハウジング40内に球状のバルブ42を配設している。そして、このバルブ42により、ハウジング40内に設けられた開口部46を開閉可能としている。
また、ガス抜きバルブ38には、開口部46側へバルブ42を付勢するスプリング48が配設されており、通常は該バルブ42によって開口部46は閉塞されている。しかし、温度の上昇等により、燃料タンク10内の内圧が必要以上に高くなると、この内圧によってスプリング48が付勢力の抗する方向へ付勢され、開口部46が開放される。
これにより、燃料タンク10内のガスは、該開口部46を通じて、分岐管26を介して、エバポライン20を抜けて、キャニスタへ案内される。このように、バルブ42によって開口部46を開放させることで、必要以上に高くなった、燃料タンク10内の内圧を低下させることができる。
一方、図2及び図3に示すように、燃料タンク用弁装置22は、鉛直方向に沿って配設されるようになっており、エバポライン20と接続可能な略筒状のハウジング52が備えられている。該ハウジング52の外壁面からは、エバポライン20と接続させるための管状の接続部52Aが設けられており、該接続部52Aによってハウジング52内とエバポライン20とが連通する。
また、ハウジング52の外壁面からは、接続部52Aの下部に、水平方向に沿ってフランジ部54が張り出しており、該フランジ部54を介して、燃料タンク用弁装置22が燃料タンク10の上部にねじ止め、溶着などの方法で取付けられる。
ハウジング28内には、接続部52Aと連通する通路56が水平方向に沿って設けられており、通路56の上部には、圧力室58が設けられている。この圧力室58と通路56の間には、圧力室58の一部を構成するダイアフラム60が設けられており、ダイアフラム60の周囲に設けられたヒンジ部60Aを中心に、該ダイアフラム60が上下方向へ移動可能となっている。
ダイアフラム60の中央部には、略T字状の連結シャフト(連結部材)62が設けられており、ダイアフラム60の移動によって、該連結シャフト62が上下移動する。連結シャフト62の上部には、スプリング(付勢手段)64の一端部が装着されており、スプリング64の他端部は、圧力室58の天井に装着され、ダイアフラム60を通路56側へ向かって付勢している(矢印方向)。
また、通路56の下部には、フロート室66が設けられている。通路56には、ダイアフラム60と対応する位置に連通部68が形成されており、該連通部68を通じて、通路56とフロート室66とが連通可能となる。そして、この連通部68内を連結シャフト62が往復移動する。
連結シャフト62の先端部には、フロート室66内に収容された略筒状のフロート弁体70が連結されている。このフロート弁体70は断面が略逆U字状を成しており、フロート弁体70の天井中央部には、連結シャフト62をその軸方向に沿って移動可能にする挿通孔72が形成されている。また、連結シャフト62の先端部には、挿通孔72よりも大径の抜け止め部62Aが設けられ、連結シャフト62の外周面から張り出し、フロート弁体70が抜け落ちないようにしている。
また、フロート弁体70の上面には弾性シート74が設けられている。一方、連通部68の周縁部からは、環状の当接リブ76が垂下しており、弾性シート74が連通部68の周縁部に当接した状態で、該当接リブ76が弾性シート74に食込み、連通部68を確実に閉塞可能としている。
また、フロート室66の下部には、ベンチュリ管(第1流路)77で構成されたベンチュリ流路部78が設けられており、連通部68と対応する位置に、該連通部68よりも大きい連通部80を形成し、該連通部80を介して、フロート室66とベンチュリ流路部78を連通させている。
また、連通部80の周縁部には、スプリング81の一端部が装着されており、スプリング81の他端部は、フロート弁体70の天井に装着され、フロート弁体70を連通部80側(連通部68を閉塞させる側)へ付勢している。このスプリング81はフロート弁体70の自重が作用して圧縮されるため、連通部68は開放される。
ここで、ベンチュリ流路部78には、流路面積を小さくする絞り部82を設けており、絞り部82からは、水平方向に沿って連通管84が分岐している。一方、圧力室58からは、鉛直方向に伸びる鉛直管(第2流路)86が分岐し、該鉛直管86と連通管84とが連通している。また、鉛直管86の開口端は、ベンチュリ流路部78の入口部(ベンチュリ管77の開口端)よりも、下方に位置している。
次に、本発明の実施形態に係る燃料タンク用弁装置の作用について説明する。
図1及び図3に示すように、燃料タンク10内に燃料12が給油されると、燃料タンク10内のガスが、ベンチュリ流路部78、フロート室66、通路56及びエバポライン20を経てキャニスタへ案内される。なお、このベンチュリ流路部78、フロート室66及び通路56を、以下、「ガス用通路88」という。
そして、このガス用通路88内を燃料タンク10内のガスが通過しているとき、ベンチュリ流路部78の絞り部82では、ベンチュリー効果により、ベンチュリ流路部78内を流動するガスの流速が絞り部82で上がる。
このため、該絞り部82では圧力が低くなるが、鉛直管86の開口端が開放されているので、燃料タンク10内の内圧Ptと圧力室58内の圧力Pfは略同じ(Pt≒Pf)であり、燃料タンク10内の揮発ガス等はガス用通路88を経てキャニスタへ排出される。
そして、燃料タンク10内にさらに燃料12を給油していくと、図4に示すように、燃料12の液面が鉛直管86の開口端に到達し(第1液面)、鉛直管86の開口端が塞がれてしまう(いわゆるリキッドシール)。これにより、圧力室58内の圧力Pfが、絞り部82の圧力Pvと略同じ(Pf=Pv)となり、ダイアフラム60には、絞り部82による負圧効果によって吸引力が生じる。
このため、ヒンジ部60Aを介して、スプリング64の付勢力の抗する方向へダイアフラム60が変形し、ダイアフラム60に設けられた連結シャフト62がダイアフラム60の変形に合わせて上方へ移動する。この状態では、スプリング64には、弾性エネルギーが蓄積された状態となっている。
これにより、この連結シャフト62の抜け止め部62Aで抜け止めされたフロート弁体70が、連結シャフト62と共に上方(スプリング81の付勢力が作用する方向)へ移動し、フロート弁体70の弾性シート74が連通部68の周縁部に当接する。このとき、連通部68の周縁部から垂下された当接リブ76が弾性シート74に食込み、連通部68は確実に閉塞される。つまり、ガス用通路88は非連通状態となる。
そして、この状態で燃料タンク10内にさらに燃料12を給油していくと、燃料タンク10内の内圧は高くなり、燃料12が注入口90へ向けて押し上げられる。そして、燃料12が給油ガン92に達することで、該燃料12の満タン状態が検知される。
これにより、燃料12の給油が停止するが、ガス用通路88内ではガスが流れないため、絞り部82の圧力Pvと、圧力室58内の圧力Pfと、燃料タンク10内の内圧Ptと、が等しくなる(Pv=Pf=Pt)。このため、スプリング64の復元力により、図5に示すように、ダイアフラム60は元の位置に戻り、フロート弁体70によって連通部68が開放され、ガス用通路88が連通状態となる。
したがって、燃料タンク10内のガスは、ガス用通路88を経て排出され、燃料タンク10内の内圧が下がり、燃料12の液面が下がる。このため、燃料12の満タン状態が解除され、追加給油が可能となる。
そして、追加給油により、燃料12の液面が上昇し、図6に示すように、ベンチュリ管77の開口端に到達し(第2液面)、ベンチュリ管77の開口端が塞がれてしまう(リキッドシール)。
これにより、インレットパイプ14内の燃料12とのヘッド圧により、ガス用通路88内では燃料12の液面が上昇する。そして、燃料12がフロート室66内に導かれると、フロート弁体70は浮力により、燃料12の液面レベルに対応して、スプリング81の付勢力の作用する方向へ、連結シャフト62に沿って浮かび上がる。
そして、フロート弁体70が連通部68の周縁部に当接すると、当接リブ76が弾性シート74に食込み、連通部68は確実に閉塞される。つまり、ガス用通路88は非連通状態となる。
この状態で燃料タンク10内に燃料12を給油していくと、燃料タンク10内の内圧は高くなり、燃料12が再度注入口90へ向けて押し上げられる。そして、燃料12が給油ガン92に達することで、該燃料12の満タン状態が再検知され、燃料12の給油が停止する。
ここで、燃料タンク10内の燃料12の量に限らず、車体が傾いた状態では、フロート室66内の液面が上昇することで、フロート弁体70が浮き上がり連通部68が閉塞される。また、車体が傾いた状態では、フロート弁体70の自重によって作用するスプリング81方向への荷重が小さくなるため、スプリング81がフロート弁体70を連通部68側へ付勢する付勢力は大きくなる。このため、連通部68は確実に閉塞される。
本実施形態では、ガス用通路88を開閉するフロート弁体70をダイアフラム60に設けられた連結シャフト62に連結させ、ダイアフラム60及び連結シャフト62と一体にフロート弁体70を移動させたり、浮力を利用してフロート弁体70を単独で移動させたりすることで、一つのフロート弁体70で確実に追加給油可能な構成と実現させている。
このように、本発明によれば、フロート弁体70は一つで済むため、簡易的な構造で、かつ燃料タンク用弁装置22の外形を小さくすることができる。
また、本実施形態では、ベンチュリ管77に絞り部82を設けることで、ベンチュリー効果により該絞り部82で負圧を発生させ、連通管84及び鉛直管86を通じて圧力室58内の空気を引き込み、該圧力室58を負圧にする。このため、吸引ポンプ等の負圧発生装置を設ける場合と比較してコストが掛からない。
さらに、ベンチュリー効果により、圧力室58内が負圧となりダイアフラム60が上方へ移動した状態で、スプリング64には、付勢力の抗する方向への応力が作用し、弾性エネルギーが蓄積された状態となつようにしている。このため、ベンチュリー効果がなくなると(Pv=Pf=Pt)、スプリング64は復元し、ダイアフラム60及びフロート弁体70を元の位置に戻すことができる。すなわち、連通部68とフロート弁体70との張り付きを防止し、ガス用通路88を確実に開放することができる。
また、本実施形態では、圧力室58から分岐させた鉛直管86の開口端の位置を第1液面とし、フロート室66と連通するベンチュリ管77の開口端の位置を第2液面としている。この鉛直管86やベンチュリ管77の長さを変えることで、満タン検知の液面レベルを自由に設定することができる。
なお、燃料遮断用弁装置24やガス抜きバルブ38の構成は、これに限るものではない。また、本発明による燃料タンク用弁装置22では、ガス用通路88を開閉するフロート弁体70をダイアフラム60と一体に移動させたり、フロート弁体70を単独で移動させたりすることができれば良いため、本実施形態に限るものではない。
本発明の実施の形態に係る燃料タンク用弁装置を備えた燃料タンクの全体断面図である。 本発明の実施の形態に係る燃料タンク用弁装置及び燃料遮断用弁装置の拡大断面図である。 本発明の実施の形態に係る燃料タンク用弁装置の拡大断面図であり、ガス用通路が開放された状態である。 本発明の実施の形態に係る燃料タンク用弁装置の拡大断面図であり、ガス用通路が閉塞された状態である。 本発明の実施の形態に係る燃料タンク用弁装置の拡大断面図であり、ガス用通路が開放された状態である。 本発明の実施の形態に係る燃料タンク用弁装置の拡大断面図であり、ガス用通路が閉塞された状態である。
符号の説明
10 燃料タンク
22 燃料タンク用弁装置
56 通路
58 圧力室
60 ダイアフラム
62 連結シャフト(連結部材)
62A 抜け止め部(連結部材)
64 スプリング(付勢手段)
66 フロート室
70 フロート弁体
72 挿通孔
77 ベンチュリ管(第1流路)
82 絞り部(負圧発生手段)
84 連通管(負圧発生手段)
86 鉛直管(第2流路)

Claims (5)

  1. 燃料タンク内のガスを排出する通路をフロート弁体で閉塞して燃料タンク内の液面の上昇を制限する燃料タンク用弁装置であって、
    前記フロート弁体が収容され、前記通路と連通するフロート室と、
    前記燃料タンク内の液面上昇により、前記フロート室へ燃料を導く第1流路と、
    前記フロート室に設けられた圧力室と、
    前記圧力室の一部を構成するダイアフラムと、
    前記ダイアフラムと前記フロート弁体を連結する連結部材と、
    前記圧力室と連通し、前記第1流路より前記燃料タンク内の液面側へ延びる第2流路と、
    前記第1流路と前記第2流路との間に設けられ、第2流路が燃料で塞がれたとき、第1流路を流れるガスによって該第2流路を通じて前記圧力室内を負圧とし、前記ダイアフラムを移動させ、前記フロート弁体で通路を閉塞させる負圧発生手段と、
    を有することを特徴とする燃料タンク用弁装置。
  2. 前記圧力室が前記フロート室の上方に設けられ、前記ダイアフラムを上方へ移動させることを特徴とする請求項1に記載の燃料タンク用弁装置。
  3. 前記連結部材が棒状体であり、前記棒状体は、前記フロート弁体に形成された挿通孔内を移動とし、先端にフロート弁体の抜け止め部を設けていることを特徴とする請求項1又は2に記載の燃料タンク用弁装置。
  4. 前記負圧発生手段が、流体の流路面積を小さくする絞り部と、前記絞り部と前記第2流路を繋ぐ連通管と、を含んで構成されたことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の燃料タンク用弁装置。
  5. 前記圧力室内に設けられ、圧力室内に発生した負圧によって前記ダイアフラムが上方へ移動したとき、弾性エネルギーが蓄積される付勢手段を有することを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の燃料タンク用弁装置。
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