JP2010188991A - 通気規制弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スカートが短くコンパクトな形状を実現させる、車載された燃料タンク内の燃料液面に応じて、貫通孔を通過する燃料蒸発ガス流量を可変させてハウジング内の燃料液面の下降速度を調整できる通気規制弁装置を提供する。
【解決手段】燃料タンクの上部に形成された通気路21開口を備えた通気規制弁装置であって、一方が通気路側へ、他方が燃料タンク側への開口となる筒状のケース23,50と、ケースに収容されるフロート26と、から構成され、フロートは、液面の上昇が所定以上となったとき上昇して通気路開口を閉じる弁となっており、ケースの側面には燃料タンクと通気路とを連通する貫通孔24が形成され、フロートが上昇してフロートの外周面が貫通孔24と重なる位置に達したとき、貫通孔からケースの内周とフロートの外周面との間に保持された所定の隙間tを通じて、燃料タンクとケース内へ連通する規制通気路を形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車載された燃料タンク内の燃料液面に応じて、発生した燃料蒸発ガスを燃料タンク外へ排出、規制するための通気規制弁装置の改良に関する。

自動車の燃料となるガソリンは、蒸発性が高い。燃料タンク内の温度もしくは圧力環境の変化によって、ガソリンの一部が蒸発する場合がある。この燃料蒸発ガスが大気中に放出されることを防止するために、燃料蒸発ガスを回収するシステムが設けられている。

この燃料蒸発ガスを回収するシステムは蒸発した燃料を吸着させるキャニスターと、燃料タンクからキャニスターへの通気路を備えている。自動車は走行中路面の状態や加減速操作によって大きく上下動や揺動をする場合があり、また斜面に駐車する場合もある。このような状況下で、燃料タンク内の燃料が通気路を経由してキャニスターへ浸入することを防止するために、通気路の入口にはいわゆるカットオフバルブが備えられている。カットオフバルブは、ケースの中にフロートが収容されており、燃料液面の上昇にともなってフロートが移動して通気路の入口を閉じ、燃料がキャニスターへ浸入することを防止している。

一方、給油時に燃料タンクが満タンになっているか、否かを検知する手段も燃料タンクに備えられている。この検知手段もカットオフバルブと同様にフロートを利用した弁機構が適用されており、燃料液面の上昇により弁を閉じて、燃料タンク内を所定の圧力まで上昇させて、給油ガンをオートストップさせる。かかる構成は、過剰な燃料の給油を抑え、燃料蒸発ガスを回収するシステムへ燃料が漏洩しない燃料液位に規制して、適正な満タン状態を実現させている。前記したカットオフバルブとこの満タン検知手段は、統合されて一つのバルブ機構として機能させる技術が開示されている（特許文献１、２参照）。

さらに、特許文献１において開示されたバルブ構造は、フロートを収容するケース（ハウジング）に小径の貫通孔を設けて、キャニスターへの通気路と燃料タンクとを連通させている。この小径の貫通孔は、満タン時の燃料液面よりも高い位置に設けられており、ハウジングの下面に設けられた開口が燃料液面によって塞がれているときにでも、燃料蒸発ガスをキャニスターへ通気する通気口として作用している。

満タン検知手段を備えた弁機構は、前記した貫通孔とともにいわゆるスカートと呼ばれる筒状部材がフロートを収容したハウジングの下部に装着されている。スカートは、ハウジング内の圧力が燃料タンク内の圧力と比べて低いときに、このスカート内に燃料を吸い上げることによって、ハウジング内の燃料液面を上昇させ、フロートを浮き上がらせる。そしてフロートが通気路開口を閉塞させると、燃料タンク内の圧力が上昇し、オートストップ機能が作動し給油が停止される。その後、貫通孔を通じてハウジング内へ燃料蒸発ガスが流れ込み、ハウジング内と燃料タンク内との圧力差が減少し、ハウジング内の燃料液面は下降する。フロートは燃料液面の下降とともに下降し、開弁状態となる。給油を停止すると、すぐにこの開弁状態となるため、給油ガンのオートストップが解かれ、追加給油がすぐに可能となることから、過給油を生じさせる原因となっていた。

特許第３９３１２９１号公報 特許第３９４８１９４号公報

追加給油を可能とさせないためには、弁が閉じた状態を所定時間維持させることが必要である。その所定時間の調整にあたっては、貫通孔を小さくすれば、燃料タンクからハウジング内への燃料蒸発ガスの流量は減少してフロートの下降速度を遅くできるため、追加給油を防ぐことができる。しかし、燃料給油時の追加給油を規制する場合を除いては、燃料タンク内に発生した燃料蒸発ガスが十分にキャニスターへ送出されるように、貫通孔は一定以上の大きさが必要であり、単純に貫通孔を小さくすることはできない。すなわち貫通孔が小さい場合には燃料タンク内とケース内との圧力差が大きくなるため、ハウジング内の燃料液面が急激に上昇して弁を閉じ、燃料蒸発ガスが十分にキャニスターへ送出できないおそれがある。

一方、近年スペースを有効に利用するために燃料タンクの形状は扁平型のものが多く適用されており、燃料タンク設計の上でスカートの長さを短くする需要があった。しかし、スカートを短くすることは、言い換えればハウジング内の燃料液面の移動距離が短いことであり、燃料タンク内とケース内の圧力差による燃料液面上昇の影響等を受けやすく、不用意に弁が閉じてしまうおそれがある。そこで、スカートは短く、かつ、満タンが検知されたときのみ燃料液面の下降を遅くして必要な所定時間を確保することができる満タン検知手段を備えた統合バルブが求められている。

本発明は、前記課題を鑑み、スカートが短くコンパクトな形状を実現させる、車載された燃料タンク内の燃料液面に応じて、貫通孔を通過する燃料蒸発ガス流量を適宜可変させてハウジング内の燃料液面の下降速度を調整できる通気規制弁装置を提供することを目的とする。

本発明は、燃料タンクの上部に形成された通気路開口を備えた通気規制弁装置であって、一方が通気路側への開口となり、他方が前記燃料タンク側への開口となる上下方向に延びた筒状のケースと、前記ケースに収容されるフロートと、から構成されている。前記筒状のケースは、前記フロートの受部を備える。前記フロートは、前記燃料タンクに流入される燃料の液面が上昇もしくは下降するとともに前記ケースの内周に沿って上下動し、前記液面の上昇が所定以上となったとき上昇して前記通気路開口を閉じる弁となっている。前記ケースの側面には前記燃料タンクと前記通気路とを連通する貫通孔が形成されている。前記フロートが上昇して、前記フロートの外周面が前記貫通孔と重なる位置に達したとき、前記貫通孔から、前記ケースの内周面と前記フロートの外周面との間に保持された所定の隙間を通じて、前記燃料タンクと前記ケース内へ連通する規制通気路を形成することを特徴とする。

かかる構成は、フロートが収容されたケースの側面にオリフィスとなる貫通孔が設けられており、この貫通孔の大きさによってケースおよびスカートとなる下部の筒状部材内と燃料タンクとの圧力差の変化を調整することができる。さらにこの貫通孔はフロートが上昇して弁が閉じたときに、フロートの外周面と重なる位置に設置されていることから、フロートとケースとの間に新たに通過する燃料蒸発ガスの流路を形成することができる。この新たな流路となる規制通気路はフロートの外周面とケース内周側に設けられた規制通気路を構成する面との隙間として設定することができるため、それぞれの寸法を予め適宜設定することによって流路断面積を調整することができる。燃料タンク側から流入する燃料蒸発ガスは貫通孔を通過し、規制通気路を通過した後にケースに入る。

かかる構成によれば、フロートが上昇して弁が閉じた状態のときは、燃料蒸発ガスは流路断面積の小さい規制通気路を通過して燃料蒸発ガスの流量が減じられることにより、ケース内の液面の低下速度を遅くさせることができる。一方、フロートの外周面と貫通孔が重ならない位置では燃料蒸発ガスの流量は通常に戻る。したがって、弁が閉じた状態において燃料液面の下降が所定時間を費やすようにできるとともに、液面の上下動する距離を大きくとる必要がなくなるため、スカートを短くすることができる。

本発明は、スカートが短くコンパクトな形状を実現させる、車載された燃料タンク内の燃料液面に応じて、貫通孔を通過する燃料蒸発ガス流量を適宜可変させてハウジング内の燃料液面の下降速度を調整できる通気規制弁装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態にかかる通気規制弁機構を備えた統合バルブの全体を表す外観斜視図である。 図１の統合バルブのＡ−Ａ断面図である。 本発明の第１実施形態にかかる統合バルブのケース内に収容される部品一部を部品ごとに表した断面図である。 図３の矢視Ｘの拡大斜視図である。 燃料給油時に燃料タンク内の燃料液面がスカートの下端に到達していない状態を表す説明断面図である。 燃料タンク内の燃料液面がスカートの下端に到達して、燃料がスカート内へ吸入され、アッパーフロートと、ミドルフロートと、ロアフロートとを浮上させ、弁が閉じられた状態を表す説明断面図である。 スカートまたはケース（ハウジング）内の燃料液面が下降しつつある状態を表す説明断面図である。 本発明の第２実施形態にかかる統合バルブの断面図である。

［第１実施形態］
以下、図面を参照して本発明の第１実施形態について説明する。最初に図１〜図４を参照して本実施形態の全体構成について説明する。図１は、本実施形態にかかる通気規制弁機構を備えた統合バルブの全体を表す外観斜視図である。図２は、図１の統合バルブのＡ−Ａ断面図である。図３は、図２で示した統合バルブのケース内に収容される部品の一部を部品ごとに表した断面図である。図４は、図３の矢視Ｘの拡大斜視図である。なお、図２はフロートが下降して統合バルブが開いた状態を表している。

図１を参照すると、本実施形態にかかる統合バルブ１０は、上部ボディ２０と上部ボディ２０の下部に接合されたスカート５０とから構成されている。上部ボディ２０は燃料蒸発ガスを回収するキャニスター（図示せず）へ連通する通気路２１と、燃料タンク（図示せず）に装着されるフランジ２２と、後記する弁機構を収容するケース２３と、を備えている。なお、ケース２３とスカート５０とを結合したものが、本実施形態の弁装置における筒状のケース（ハウジング）に相当する。

図２および図３を参照すると、フランジ２２は中空の通気路が内部に形成されている。この通気路は、Ｌ字状に形成されており、一方は前記した通気路２１となり、他方は上部ボディ２０のケース２３側へ開口することによって、上部ボディ２０からキャニスター（図示せず）へ連通させている。フランジ２２と通気路２１とは樹脂等で一体に成形することができる。フランジ２２の燃料タンク６０への結合は、機械的結合もしくは溶着や接着等の化学的結合を適宜選択することができる。

ケース２３は、後記するフロート等の弁機構を収容するものであり、フランジ２２の通気路側への小径の開口２３１（通気路開口）が形成された上端壁面２３２を有し、下端は燃料タンク６０側に開口された上下方向に延びた筒状に形成されている。上端壁面２３２はフランジ２２に設けられた凹状の段付きに形成された開口に接着もしくは溶着等によって装着することができる。

図４を参照すると、ケース内部には上下方向に複数の板状のリブ２３３が延設されている。リブ２３３の内周側は、後記するフロートがケース２３の内周に沿って上下動するためのガイドとなる。ケース２３側面の上部にあたるリブ２３３の上端壁面２３２側には箱状のボックス部２３４が設けられている。ボックス部２３４には中心方向に向いた内周面を形成する通気路形成面２３５が設けられている。通気路形成面２３５には通気路として燃料タンク６０内とケース２３内とを連通させる貫通孔であるオリフィス２４が穿孔されている。ここで、通気路形成面２３５の方向や曲率等は後記するアッパーフロート２６との関係から設定されるため、ケース２３の内周面に限定されず、例えば、平面とすることもできる。また、オリフィス２４のサイズや個数については、通気規制量に応じて適宜設定される。なお、ケース２３は、燃料に冒されず、成形性の高い樹脂等で成形される。

ケース２３内に収容される弁機構は、上端壁面２３２側から、シールラバー２５が取り付けられたアッパーフロート２６と、ミドルフロート２７と、ロアフロート２８と、を備えている。アッパーフロート２６、およびミドルフロート２７、ロアフロート２８は、燃料に冒されない樹脂等の材料で成形されている。

図２および図３を参照すると、アッパーフロート２６は、円盤状の底面を上部に有する有底の円筒状部材であり、底面の中央に開口２６１を備えた蓋状に形成されている。アッパーフロート２６の筒部２６２は、ロアフロート２８の上部に形成されたリング状部材２８５を下方の開口から筒部内へ収挿する。筒部２６２の外径は、ケース２３の通気路形成面２３５との間に所定の隙間（後記する隙間ｔ）が形成されるように、予め相互の寸法関係を考慮して設定される。

シールラバー２５は、円盤の中央に下方に延びた凸部２５２を備えた帽子状に形成されており、中心に上下に貫通された通気路２５１が設けられている。シールラバー２５の凸部２５２はアッパーフロート２６の開口２６１に挿入され、凸部２５２の円盤寄りに設けられた溝２５３にアッパーフロート２６の開口２６１が嵌合される。シールラバー２５のケース２３の上端壁面２３２側はドーナツ状のシール面２５４となっており、このシール面２５４の外周と内周との間で、ケース２３の小径の開口２３１を蔽うようにケース２３の上端壁面２３２と接することで弁機構を実現させている。シールラバー２５は、燃料に冒されないゴム系もしくは樹脂等の材料で形成されている。

ミドルフロート２７は、円盤状部材であり、円盤の周縁に複数の下方向に延設された支柱を備えている。この支柱はロアフロート２８の上部に形成されたリング状部材２８５の内周に沿って移動するためのガイドとなる。また、円盤の面には上下方向を連通させる複数の通気窓が設けられている。

ロアフロート２８は円筒状に形成された円筒部２８４と、円筒部２８４のケース２３の上端壁面２３２側に形成された凸状の頂部２８１およびリング状部材２８５と、を備える。円筒部２８４は、上下方向に延びたフロート通気路２８２が設けられている。フロート通気路２８２は、下端側には開口を備え、上端側には頂部２８１やリング状部材２８５の支持部材を回避した位置に通気窓が設けられており、上下方向に通気できるように連通されている。円筒部２８４の内周と外周との間には、下方に開口した全周に渡る所定幅の有底溝２８６が形成されている。この有底溝２８６には付勢部材２９が挿入され、有底溝の底とスカート５０の上端に設けられた受部５０１との間に付勢部材２９が載置されている。付勢部材２９はロアフロート２８をケース２３の上端壁面２３２側に付勢する。ただし、付勢部材２９の付勢力はロアフロート２８の自重に抗して弁を閉じるものではなく、燃料液面の上昇とともにロアフロート２８に浮力が付加されたときに弁を閉じるように設定されている。付勢部材２９は、コイルスプリング等を適用することができる。

リング状部材２８５は、垂直方向に立設された複数の板状のリブによって支持されており、ロアフロート２８にはミドルフロート２７とアッパーフロート２６とが組み付けられた状態であるため、ロアフロート２８の上昇に伴って、アッパーフロート２６はケース２３の小径の開口２３１へ付勢される。

スカート５０は上下方向に延びた筒状に形成されている。スカート５０の内筒部５０２はケース２３への通気路および燃料の浸入路となる。スカート５０の上端には中心方向に延出された複数の受部５０１が設けられ、付勢部材２９を規制している。また、スカート５０の上端はケース２３の下端に結合されている。結合は機械的な結合でもよいし、溶着等による化学的結合でもよい。スカート５０は、燃料に冒されず、成形性の高い樹脂等で成形される。

次に図面を参照して、本実施形態の作用について説明する。図５〜図７は本実施形態の作用説明図であり、図２と同様な断面で表している。

図５は燃料給油時に燃料タンク６０内の燃料液面７０がスカート５０の下端５０３に到達していない状態を表している。図５を参照すると、燃料タンク６０内の燃料蒸発ガスはスカート５０の下端５０３の開口から進入し、上端の開口５０４を通過してケース２３内に進入する。ケース２３へ進入した燃料蒸発ガスは、ロアフロート２８の周囲のリブ２３３（図４参照）間の隙間やロアフロート２８内の通気路２８２を通過し、開口２３１（図２参照）に至り、通気路２１からキャニスター（図示せず）へ流れる。かかる燃料蒸発ガスの流路が支配的となり、ケース２３の側面に形成されたオリフィス２４からケース２３内への燃料蒸発ガスの進入は少なくなる。このとき燃料タンク６０内の圧力Ｐ１、ケース２３内の圧力Ｐ２、およびフランジ２２の通気路内の圧力Ｐ３とは、Ｐ１＞Ｐ２＞Ｐ３の関係となる。

図６は燃料タンク６０内の燃料液面７０がスカート５０の下端５０３に到達し、燃料液面７１がスカート５０内へ吸入されて上昇し、アッパーフロート２６と、ミドルフロート２７と、ロアフロート２８と、を浮上させ、弁が閉じられた状態を表している。図６（ａ）のＢ部詳細図である図６（ｂ）を参照すると、アッパーフロート２６の筒部２６２の外周面は、ケース２３の通気路形成面２３５に設けられたオリフィス２４と重なる位置に達している。前記したように、筒部２６２の外周面の径は、ケース２３の通気路形成面２３５との間に所定の隙間ｔが形成されるように、予め相互の寸法関係を考慮して設定されている。

図６（ｂ）を参照すると、燃料タンク６０内の燃料蒸発ガスは矢印に示すようにオリフィス２４からこの隙間ｔを通じてケース２３内へ進入する。時間とともにケース２３へ流入された燃料蒸発ガス量が多くなれば、Ｐ２は上昇し、Ｐ１に近づき、ケース２３内の燃料液面７１も下降して、燃料タンク６０内の燃料液面７０に近づく。このとき弁は閉じた状態であるため、通気路２１とケース２３とは連通されていない。このように隙間ｔは、液面が下降する時間を規制することができる規制通気路の一部を構成する。すなわち、本実施形態における規制通気路は、燃料蒸発ガスが燃料タンク６０からオリフィス２４、隙間ｔの間隙を通過して、ケース２３内へ流れる通気路となり、隙間ｔの間隙の流路断面積はオリフィス２４の流路断面積よりも小さく設定されている。隙間ｔが狭ければ、燃料タンク６０からケース２３への燃料蒸発ガスの流量が減じられ、ケース２３内の燃料液面７１が下降する時間は長くなり、一方、隙間ｔが広ければケース２３内の燃料液面７１が下降する時間は短くなる。

図７はケース２３内の燃料液面７１が下降しつつある状態を表しており、ケース２３内と通気路２１とは、シールラバー２５の通気路２５１を介して連通している。図７を参照すると、ミドルフロート２７とロアフロート２８は下降しているが、アッパーフロート２６のシールラバー２５のシール面２５４は依然としてケース２３の小径の開口２３１に付着している。これは、アッパーフロート２６上部の圧力Ｐ３は下部の圧力Ｐ２と比べて低いことから、圧力差によってアッパーフロート２６は上方に押されてシール面２５４が上端壁面２３２に付着された状態をしばらくの間維持するからである。アッパーフロート２６が下降しないため、隙間ｔを通過する規制通気路も維持される。前記したように、規制通気路はオリフィス２４のみで構成される通気路よりも流路断面積が小さくなることから、規制通気路を通る燃料蒸発ガスの流量は少なくなる。したがって、燃料タンク６０の圧力Ｐ１とケース２３内の圧力Ｐ２との圧力が平衡となる時間はオリフィス２４のみで構成されている通気路に比べて長くなり、ケース２３内の燃料液面７１の下降速度を遅くすることができる。

燃料液面７１がスカート５０の下端５０３まで降下するまでには、アッパーフロート２６も降下する。その後、燃料タンク６０内の燃料液面７０は燃料の消費とともにさらに下降して、図５で説明したように、統合バルブは燃料蒸発ガスをキャニスターへ送出する。

このように本実施形態の構成によれば、フロートが上昇し、弁が閉じた状態のときは、燃料蒸発ガスの流路断面積を小さくして流量を減じ、ケース内の液面の低下速度を遅延させることができ、フロートの外周面と貫通孔が重ならない位置では燃料蒸発ガスの流量は通常に戻る。したがって、給油時にフロートが上昇した時に燃料液面の下降が所定時間を費やすようにできることにより、追加給油を防止するとともに、給油終了後の満タン時には、貫通孔による通気を有効に利用できるため、スカート内の急激な燃料液面の上昇を抑制して、フロートが上昇し不用意に弁が閉じるのを防止することができ発生した燃料蒸発ガスをキャニスターへ送出することができるため、結果としてスカートを短くすることが可能となる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について図面を参照して説明する。なお、本実施形態と第１実施形態とは、オリフィス２４の個数が異なるだけであり、第１実施形態と重複する部分については省略し、差異のある部分を中心に説明する。図８は、本実施形態にかかる統合バルブの断面図であり、第１実施形態における図１の統合バルブのＡ−Ａ断面図に相当する。

図８を参照すると、本実施形態は、燃料タンク６０内とケース２３内とを連通させる貫通孔であるオリフィス２４が通気路２１の延設する側にも穿設されて、計２つのオリフィス２４，２４が対角位置に配設された構成としている。本実施形態において追加された通気路２１の延設する側のオリフィス２４も、図４に示すように、通気路として燃料タンク６０内とケース２３内とを連通させる貫通孔として通気路形成面２３５に穿孔されている。

ここで、第１実施形態の図６を参照すると、アッパーフロート２６の筒部２６２の外周面とケース２３の通気路形成面２３５との間の所定の隙間ｔが液面を下降させる時間を規制する規制通気路の一部を構成している。自動車は走行中路面の状態や加減速操作によって大きく上下動や揺動をする場合があり、アッパーフロート２６、ミドルフロート２７、ロアフロート２８も揺動する。アッパーフロート２６の揺動は、隙間ｔの間隔を変動させ、規制通気路の流路断面積を変動させる。そこで、１つのオリフィス２４を備える第１実施形態（図２参照）においては、リブ２３３の内周側によってロアフロート２８をガイドして、アッパーフロート２６の揺動を抑えるようにしている。

一方、本実施形態は、２つのオリフィス２４，２４を対角する位置に配設することで、フロート２６，２７，２８が揺動した場合であっても、二つの規制通気路を合計した流路断面積を一定に維持することができる。このように、本実施形態は、リブ２３３の内周側とロアフロート２８との寸法関係の公差許容範囲を広げることができ、生産性の向上を図ることができる。

なお、本実施形態では、２つのオリフィス２４，２４を対角する位置に配設する構成としているが、かかる構成には限定されず、３以上のオリフィス２４を等角度に分割した位置に配設することでも、同様な作用効果を奏することができる。

以上、本発明について好適な実施形態を説明した。本発明は、図面に記載したものに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で設計変更が可能である。例えば、本実施形態においてはアッパーフロートの外周面が貫通孔（オリフィス）と重なる位置に達することによって通気規制路を形成したが、ロアフロートの外周面によって通気規制路を形成する構成とすることもできる。

１０ 統合バルブ
２０ 上部ボディ
２１ 通気路
２２ フランジ
２３ ケース
２４ オリフィス
２５ シールラバー
２６ アッパーフロート
２７ ミドルフロート
２８ ロアフロート
２９ 付勢部材
５０ スカート
６０ 燃料タンク
７０ 液面（燃料タンク内）
７１ 液面（ケース内）
２３５ 通気路形成面

Claims (2)

1. 燃料タンクの上部に形成された通気路開口を備えた通気規制弁装置であって、
   一方が通気路側への開口となり、他方が前記燃料タンク側への開口となる上下方向に延びた筒状のケースと、
   前記ケースに収容されるフロートと、から構成され、
   前記筒状のケースは、前記フロートの受部を備えており、
   前記フロートは、前記燃料タンクに流入される燃料の液面が上昇もしくは下降するとともに前記ケースの内周に沿って上下動し、前記液面の上昇が所定以上となったとき上昇して前記通気路開口を閉じる弁となっており、
   前記ケースの側面には前記燃料タンクと前記通気路とを連通する貫通孔が形成されており、
   前記フロートが上昇して、前記フロートの外周面が前記貫通孔と重なる位置に達したとき、前記貫通孔から、前記ケースの内周面と前記フロートの外周面との間に保持された所定の隙間を通じて、前記燃料タンクと前記ケース内へ連通する規制通気路を形成することを特徴とする通気規制弁装置。
2. 前記フロートは前記受部との間に備えられた付勢部材によって付勢されていることを特徴とする請求項１に記載の通気規制弁装置。
   

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