JP2010089757A - 燃料逆流防止弁 - Google Patents

Abstract

【課題】ゴム製のシール部材を用いなくとも、製品毎のバラツキを少なくしてシール性を十分に確保できる燃料逆流防止弁を提供する。
【解決手段】この燃料逆流防止弁１０は、給油時の燃料通路を構成するハウジング２０と、このハウジングの燃料通路に設けられた弁座４３と、この弁座に対して燃料通路の下流側から弾性手段により圧接された弁体６０とを備えている。ハウジングの弁座に対して下流側の周壁には、軸方向に伸びる複数本の柱部４９とそれらの間に形成された開口部４８とが設けられ、弁体には、上流側に向かって伸び、弁座に対して上流側の周壁に摺接する複数本のガイド突起６２が設けられ、ハウジングの弁座に対して上流側の周壁には、ガイド突起が挿入されるガイド溝が設けられており、弁体のガイド突起がハウジングの柱部と柱部との間に配置されるように、ガイド溝の位置が設定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車等の燃料タンクに取付けられ、ゴム製のシール部材を用いずとも、燃料通路をしっかりと閉塞して、燃料タンク内の燃料の逆流を確実に防止する燃料逆流防止弁に関する。

自動車の燃料タンクには、給油口に連結された燃料供給管が接続されており、この燃料供給管の出口付近には、燃料供給管への逆流を防止する燃料逆流防止弁が連結されている。この燃料逆流防止弁は、給油時には、燃料供給管から流入する燃料の圧力で開いて燃料タンク内へ燃料を流入させ、常時は弾性手段によって閉じて、燃料タンク内から燃料供給管へ燃料が逆流するのを防止している。

上記燃料の逆流防止用の弁として、下記特許文献１には、燃料タンクと燃料供給管との連結口部に介装される燃料逆流防止弁であって、上記連結口部を開閉するスライド式の弁体を備え、該弁体に連結口部の上流側に向かって伸長して当該上流側の内壁面に摺接する複数のガイド突起を設けたことを特徴とする燃料逆流防止弁が開示されている。この逆流防止弁によれば、複数のガイド突起が連結口部の上流側の内壁面に摺接するので、弁体をガタつくことなく安定にスライドさせることが可能となり、給油時には、燃料の流動抵抗を低減し、連結口部の閉塞時には、シール性を向上できる。なお、弁体には弾性シール部材が装着されている。

また、下記特許文献２には、燃料タンクに取付けられて、その一端が燃料供給管に連結され、他端が燃料タンク内に開口されるハウジングと、このハウジングの燃料通路に設けられた弁座と、この弁座に対して燃料タンク内に連通する側から弾性手段により圧接された弁体とを備え、前記弁座と前記弁体との接触面が、ほぼ同一の曲率で、かつ、ほぼ同一の曲率中心をもつ球面をなしていることを特徴とする燃料逆流防止弁が開示されている。
特開平１１−７８５４９号公報 特開２００６−１２３５７６号公報

前述したように、上記特許文献１の燃料逆流防止弁では、ゴム等の弾性シール部材が用いられているため、製造コストが高くなると共に、膨潤してシール性が低下したり、耐久性が低下する可能性がある。

また、上記特許文献２の燃料逆流防止弁は、弁体の成形品表面を弁座に直接密接させてシールするので、ゴム製のシール部材を用いる必要がなく、部品点数を少なくすることができ、シール部材の組付け作業も不要となるので製造コストを低減でき、膨潤によるシール性の低下も生じにくいという利点がある一方、製品毎でシール性にばらつきが生じやすいという問題があった。

したがって、本発明の目的は、ゴム製のシール部材を用いなくとも、製品毎のバラツキを少なくしてシール性を十分に確保でき、燃料の逆流を確実に防止することができるようにした燃料逆流防止弁を提供することにある。

本発明者は、上記特許文献２の燃料逆流防止弁におけるシール性に関する製品毎のばらつきの原因について検討した結果、ハウジング及び弁体の成形時に生じるヒケ等により、弁体と弁座との接触面に微妙な凹凸が形成され、弁座に対する弁体の配置角度によって両者の密着性にばらつきが生じることが原因であることがわかった。そして、弁座と弁体とが最も良好に密着する角度を求めることにより、本発明を完成するに至った。

上記目的を達成するため、本発明の第１は、
燃料タンクに取付けられて、その一端が燃料供給管に連結され、他端が燃料タンク内に開口されて、給油時の燃料通路を構成するハウジングと、このハウジングの前記燃料通路に設けられた弁座と、この弁座に対して前記燃料通路の下流側から弾性手段により圧接された弁体とを備え、
前記ハウジングの前記弁座に対して前記燃料通路の下流側の周壁には、軸方向に伸びる複数本の柱部とそれらの間に形成された開口部とが設けられ、
前記弁体には、前記燃料通路の上流側に向かって伸び、前記弁座に対して上流側の周壁に摺接する複数本のガイド突起が設けられ、
前記ハウジングの前記弁座に対して上流側の周壁には、前記ガイド突起が挿入されるガイド溝が設けられており、
前記ハウジング及び前記弁体は、いずれも合成樹脂の成形品からなっていて、前記弁体の成形面が前記弁座に密接してシールがなされるように構成されており、
前記弁体の前記ガイド突起が前記ハウジングの柱部と柱部との間に配置されるように、前記ガイド溝の位置が設定されていることを特徴とする燃料逆流防止弁を提供するものである。

本発明の燃料逆流防止弁によれば、弁体に設けられた複数本のガイド突起が、ハウジングのガイド溝に挿入されて摺接するので、弁体を安定にスライドさせて弁体が弁座に対して傾くことを防止できる。また、弁体の前記ガイド突起がハウジングの柱部と柱部との間に配置されるように、ガイド溝の位置が設定されていることにより、弁体のガイド突起に起因するヒケによるシール面の変形形状と、ハウジングの柱部に起因するヒケによる弁座のシール面の変形形状とが適合し、両者が良好に密着して、より高いシール性を確保することができる。このため、ゴム製のシール部材を用いなくとも、製品毎のバラツキを少なくしてシール性を十分に確保でき、燃料の逆流を確実に防止することができる。

また、本発明の第２は、前記第１の発明において、前記ハウジングは、前記弁座に対して前記燃料通路の上流側が縮径されており、前記ガイド溝は、前記ハウジングの縮径された周壁を径方向外方に部分的に膨出させて形成されている燃料逆流防止弁を提供するものである。

上記発明によれば、ガイド溝が、ハウジングの縮径された周壁を径方向外方に部分的に膨出させて形成されていることにより、ハウジングの強度を高めることができる。また、弁体のガイド突起がガイド溝に挿入されて、燃料通路内に大きく出っ張らないので、燃料の流通抵抗を軽減することができる。

本発明の燃料逆流防止弁によれば、前述したように、弁体のガイド突起がハウジングの柱部と柱部との間に配置されるように、ガイド溝の位置が設定されていることにより、弁体のシール面と弁座のシール面とが良好に密着するので、ゴム製のシール部材を用いなくとも、製品毎のバラツキを少なくしてシール性を十分に確保でき、燃料の逆流を確実に防止することができる。

以下、図１〜７を参照して、本発明の燃料逆流防止弁の一実施形態を説明する。

図１に示すように、この燃料逆流防止弁１０は、燃料タンクに取付けられて、その一端が燃料供給管に連結され、他端が燃料タンク内に開口するハウジング２０を有している。ハウジング２０内は、燃料供給管から供給される燃料を燃料タンク内に導入する燃料通路をなしている。以下、上記燃料通路の燃料供給管に接続される側を上流側とし、上記燃料通路の燃料タンク内に開口する側を下流側として説明する。

このハウジング２０は、燃料タンク１に固定される蓋体３０と、インサート成形により蓋体３０と一体化されて、その内部に弁体５０をスライド可能に収容する弁ケース４０とから構成される。なお、この実施形態の場合、蓋体３０は、樹脂燃料タンクに溶着可能な材質、例えばポリエチレン等のオレフィン系樹脂で形成され、弁ケース４０は、強度が高く、耐燃料性が優れた材質、例えばポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）等の樹脂で形成されている。

蓋体３０は、燃料タンクの開口部周縁に溶着されるフランジ部３１と、燃料供給管が接続される接続管部３２とを有している。接続管部３２内には、金属カラー３３が挿入配置され、それによって、接続管部３２の剛性を確保し、外部配管を締付固定した際の破損等を防止するようにしている。

一方、弁ケース４０は、縮径部４１と、拡径部４２とを有する円筒状をなしている。

また、縮径部４１と拡径部４２との間に設けられる段部４７の内側には、図２に示すように、弁座４３が形成されている。図３の部分拡大図に示すように、弁座４３のシール面４３ａ（後述する弁体６０と当接する面）は、この実施形態の場合、所定の曲率で球面状に形成されている。ただし、シール面４３ａは、テーパ状等の他の形状であってもよい。

図２に示すように、縮径部４１の外周には、周方向にほぼ９０度ずつの角度を隔てて、合計４つの軸方向に伸びる膨出部４６が形成されている。この膨出部４６の内周は、ガイド溝４５をなしており、その下流側端部は、弁座４３の内周に開口している。すなわち、弁座４３の内周には、ほぼ９０度ずつの角度を隔てて４箇所に、ガイド溝４５の導入口が配置されている。なお、ガイド溝４５は、縮径部４１の内周に軸方向に沿って立設した一対のリブ等によって構成することもできる。

拡径部４２の周壁には、複数の開口部４８が形成され、それらの間が柱部４９をなしている。この実施形態の場合、ほぼ９０度ずつの角度をなして配置された４つの柱部４９の間に開口部４８が配置されている。また、４つの柱部４９のうちの１つの柱部４９ａは、他の柱部４９よりも幅広に形成されており、その両側に隣接する開口部４８の面積を狭めている。図７に示すように、燃料タンク１に装着したとき、上記幅広の柱部４９ａを上向きにすることにより、柱部４９ａとは反対側の下方に位置する面積の広い開口部４９から燃料が多く流出するようにして、流入した燃料が上方に跳ね上がるのを防止している。

更に、図５に示すように、上記柱部４９と前記ガイド溝４５との位置関係は、ガイド溝４５が柱部４９の間に位置し、かつ、それぞれがほぼ９０度ずつの角度を隔てて等間隔で配置されるように設定されている。

拡径部４２の端部外周には、後述するキャップ７０を係合させるための複数の係合孔５０が形成されている。

弁ケース４０の拡径部４２内には、弁体６０が上下スライド可能に収容されている。この弁体６０は、耐燃料性に優れるポリアセタール（ＰＯＭ）等の樹脂製であり、その上面中央部に円錐状の隆起部６１を有している。隆起部６１の下縁部には、周方向に９０度ずつ均等な間隔をおいて、４本のガイド突起６２が立設されている。これらのガイド突起６２は、縮径部４１のガイド溝４５内に挿入され、弁体６０のスライドをガイドする役割をなしている。なお、この実施形態の場合、ガイド溝４５が膨出部４６の内側に形成され、ガイド溝４５に挿入されたガイド突起６２が、燃料通路内に突出しないので、流路抵抗を小さくできる。

また、図３の部分拡大図に示すように、隆起部６１の周縁にはフランジ部６３が設けられ、このフランジ部６３の上流側に向いた面であって、隆起部６１の外周に隣接する部分には、環状の凹部６４が形成されている。この環状の凹部６４により、給油時に流入する燃料が衝突したとき、その燃料の圧力を受け易くなるので、弁体６０がスムーズに開くようになる。

更に、フランジ部６３の上流側に向いた面であって、上記凹部６４の外周には、弁座４３のシール面４３ａに当接する、シール面６５が形成されている。このシール面６５は、弁座４３のシール面４３ａに適合するように、ほぼ同じ曲率半径及び曲率中心を有する球面形状をなしている。ただし、シール面６５は、テーパ状、曲面状等の他の形状をなしていてもよい。

また、図２，３に示すように、弁体６０の隆起部６１の裏面中心からガイド筒６６が垂設しており、このガイド筒６６基端外周にバネ受け部６７が形成され、このバネ受け部６７周縁から均等な間隔をおいて、放射状に伸びる複数のリブ６８が形成されている（図２参照）。このリブ６８によって、弁体６０が補強されるとともに耐久性が向上するようになるので、燃料供給時の燃料圧力や外力を受けた場合や、長期間に渡って使用した場合であっても、弁体６０の破損等を効果的に防止する。

弁ケース４０の下流側端部には、底蓋７０が、その外周に設けた爪７１を、ケース本体部４１の係合孔５０に係合させることにより取付けられている。底蓋７０は、その中心部からガイド突起７２が突設され、このガイド突起７２を囲むように環状のリブ７３が形成され、このリブ７３の内側にコイルスプリング８１の下端が支持される。また、ガイド突起７２は、弁体６０のガイド筒６６内部に入り込んで、弁体６０のスライド動作をガイドしている。そして、前記コイルスプリング８１の上端は、弁体６０のバネ受け部６７に当接して、弁体６０を常時上方に向けて付勢している。上記コイルスプリング８１が、本発明における弾性手段をなしている。

次に、上記燃料逆流防止弁１０（以下単に「弁１０」と表記する）の作用について説明する。

この弁１０は、図７に示される燃料タンク１の開口部２に挿入され、蓋体３０のフランジ部３１を開口部２周縁に熱板溶着等により溶着することによって、燃料タンク１に取付けられる。そして、接続管部３２外周に、燃料供給管３の一端部が差し込まれて、ホースバンド４によって締め付け固定されて、燃料供給管３と燃料タンク１とが、弁１０を介して連結される。

そして、図示しない給油口から燃料が供給され、この給油口に接続された上記燃料供給管３内に燃料が供給されると、燃料は、蓋体３０の接続管部３２を通って、弁ケース４０内の燃料通路に流入する。すると、弁体６０のフランジ部６３の環状の凹部６４に燃料が衝突し、燃料の圧力を効果的に受けて、図４に示すように、弁体６０がコイルスプリング８１の付勢力に抗して下流側に移動し、弁体６０が弁座４３から離れる。その結果、燃料は、弁ケース４０の拡径部４２内に流入し、拡径部４２の開口部４８を通して、燃料タンク１内に流入する。

また、燃料の供給が終了すると、コイルスプリング８１の付勢力によって弁体６０が上流側にスライドし（図３参照）、弁座４３のシール面４３ａに、弁体６０のシール面６５が当接して、燃料通路が閉塞される。その結果、燃料タンク１内の圧力によって燃料が燃料供給管内を逆流して、燃料の吹き返し等が生じるのを防止したり、燃料供給時以外でも燃料蒸気や、燃料自体が外部へ流出したりすることを防止する。

この際、この実施形態では、弁座４３のシール面４３ａと、これに当接する弁体６０のシール面６５とが、ほぼ同一の曲率、言い換えると、ほぼ同一の曲率半径Ｒで、かつ、ほぼ同一の曲率中心Ｏをもつ球面をなしているので、弁体６０が多少傾いて弁座４３に当接しても、良好なシール性を保持できる。

更に、本発明によれば、次のような理由から、弁座４３のシール面４３ａと、これに当接する弁体６０のシール面６５との密着性が更に向上するようになっている。

すなわち、図５は、弁ケース４０の図４のＶ−Ｖ矢示線に沿った断面図である。この図に示されるように、ガイド溝４５は、柱部４９の間に位置し、かつ、それぞれがほぼ９０度ずつの角度を隔てて等間隔で配置されている。このガイド溝４５には、図６に示す弁体６０のガイド突起６２が挿入されるようになっている。このような形状の弁ケース４０を射出成形したとき、柱部４９に起因する成形時のヒケによって、弁座４３のシール面４３ａの柱部４９に近接した部分Ａは、下流側から見たときへこむ傾向があり、また、柱部４９の間に位置する部分Ｂは、下流側から見たとき突出する傾向がある。

これに対して、図６に示すように、弁体６０のシール面６５は、ガイド突起６２に起因する成形時のヒケによって、ガイド突起６２の間に位置する部分Ａ’が上流側から見たとき突出する傾向があり、ガイド突起６２に近接した部分Ｂ’は上流側から見たときへこむ傾向がある。

そして、弁体６０のガイド突起６２が、弁ケース４０のガイド溝４５に挿入されて、弁体６０が弁座４３に当接すると、弁座４３のシール面４３ａの柱部４９に近接した部分Ａと、弁体６０のシール面６５のガイド突起６２の間に位置する部分Ａ’とが当接する。このとき、前者は下流側からみたときへこむ傾向があり、後者は上流側から見たとき突出する傾向があるので、両方の凹凸が適合して密着性が向上する。

同様に、弁体６０が弁座４３に当接すると、弁座４３のシール面４３ａの柱部４９の間に位置する部分Ｂと、弁体６０のシール面６５のガイド突起６２に近接した部分Ｂ’とが当接する。このとき、前者は下流側からみたとき突出する傾向があり、後者は上流側から見たときへこむ傾向があるので、両方の凹凸が適合して密着性が向上する。

こうして、本発明によれば、弁座４３のシール面４３ａと、弁体６０のシール面６５との密着性が向上するので、シール性を良好にすることができ、製品毎のシール性のばらつきも小さくすることができる。

本発明の燃料逆流防止弁１０における、弁座と弁体とのシール性を試験した。

図１及び図２において、弁ケース４０に膨出部４６及びガイド溝４５を設けず、弁体６０のガイド突起６２が弁ケース４０の縮径部４１内周に摺接する構造の燃料逆流防止弁１０を製造した。

そして、弁ケース４０に対して、弁体６０の挿入角度を変えて、弁体６０を弁ケース４０内に配置した。このとき、弁体６０のガイド突起６２が、弁ケース４０の各柱部４９の中心に整合したある位置から、４５度ずつ角度をずらして、合計８箇所に配置した状態で、下記実験を行った。

すなわち、それぞれの配置箇所において、弁座４３に弁体６０を当接させた状態で、弁ケース４０の下流側から０〜１５ｋＰａまでエアー圧を上昇させたときのエアーの最大漏れ量を測定した。

燃料逆流防止弁１０として、２つのサンプルを用意し、それぞれについて上記実験を行った。下記表１は、そのうちの１つのサンプルの結果を示し、表２は、別のサンプルの結果を示す。

上記表１、表２の結果に示されるように、弁体６０のガイド突起６２が、弁ケース４０の各柱部４９の間に位置する、上記各表の４５度、１３５度、２２５度、３１５度の位置にあるとき、シール性は極めて良好になることがわかった。

本発明の燃料逆流防止弁の一実施形態を示す分解斜視図である。 同燃料逆流防止弁の弁体と弁ケースとを示す斜視図である。 同燃料逆流防止弁の閉弁状態を示す断面図である。 同燃料逆流防止弁の開弁状態を示す断面図である。 同燃料逆流防止弁の図４のＶ−Ｖ矢示線に沿った断面図である。 同燃料逆流防止弁の弁体を上流側から見た説明図である。 同燃料逆流防止弁を燃料タンクに取付けた状態を示す説明図である。

符号の説明

１ 燃料タンク
２ 開口部
３ 燃料供給管
１０ 燃料逆流防止弁（弁）
２０ ハウジング
３０ 蓋体
３１ フランジ部
３２ 接続管部
４０ 弁ケース
４１ 縮径部
４２ 拡径部
４３ 弁座
４３ａ シール面
４５ ガイド溝
４６ 膨出部
４８ 開口部
４９、４９ａ 柱部
６０ 弁体
６１ 隆起部
６２ ガイド突起
６３ フランジ部
６４ 環状の凹部
６５ シール面
７０ 底蓋
８１ コイルスプリング（弾性手段）

Claims (2)

1. 燃料タンクに取付けられて、その一端が燃料供給管に連結され、他端が燃料タンク内に開口されて、給油時の燃料通路を構成するハウジングと、このハウジングの前記燃料通路に設けられた弁座と、この弁座に対して前記燃料通路の下流側から弾性手段により圧接された弁体とを備え、
   前記ハウジングの前記弁座に対して前記燃料通路の下流側の周壁には、軸方向に伸びる複数本の柱部とそれらの間に形成された開口部とが設けられ、
   前記弁体には、前記燃料通路の上流側に向かって伸び、前記弁座に対して上流側の周壁に摺接する複数本のガイド突起が設けられ、
   前記ハウジングの前記弁座に対して上流側の周壁には、前記ガイド突起が挿入されるガイド溝が設けられており、
   前記ハウジング及び前記弁体は、いずれも合成樹脂の成形品からなっていて、前記弁体の成形面が前記弁座に密接してシールがなされるように構成されており、
   前記弁体の前記ガイド突起が前記ハウジングの柱部と柱部との間に配置されるように、前記ガイド溝の位置が設定されていることを特徴とする燃料逆流防止弁。
2. 前記ハウジングは、前記弁座に対して前記燃料通路の上流側が縮径されており、前記ガイド溝は、前記ハウジングの縮径された周壁を径方向外方に部分的に膨出させて形成されている請求項１記載の燃料逆流防止弁。