JP2011189870A

JP2011189870A - 流量制御弁

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Publication number: JP2011189870A
Application number: JP2010058888A
Authority: JP
Inventors: Kenichiro Kaneko; 健一郎金子
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2010-03-16
Filing date: 2010-03-16
Publication date: 2011-09-29
Anticipated expiration: 2030-03-16
Also published as: US20110226352A1; JP5348031B2; US8602061B2

Abstract

【課題】流量制御弁１０は、小型であっても大きな通気量を確保することができ、しかも、給油時に適した開弁特性を容易に実現できる。
【解決手段】流量制御弁１０は、第１通路２２の流出口２２ａの開口周縁部に形成されたシール部２２ｂを有する第１通路部２１と、第１通路２２から屈曲した第２通路２５を有する第２通路部２４と、弁プレート３１とを備えている。弁プレート３１は、流出口２２ａを開閉する弁体３２と、弁体３２の外周端部に形成され取付部２３に取り付けられる被取付部３６とを有し、被取付部３６を支点として開閉するように構成されている。弁体３２は、シール部２２ｂに着座するシート部３３と、シート部３３と一体に形成されかつシール部２２ｂから第２通路２５の流出側へ、はみ出して形成されている拡張部３４とを備えている。
【選択図】図５

Description

本発明は、自動車などに装着される燃料タンクと外部との流量を制御する流量制御弁に関する。

従来、この種の流量制御弁として、燃料タンク内の燃料蒸気をインレットパイプやキャニスタとの間で循環させるための循環装置に設けた構成が知られている（特許文献１）。循環装置は、フィラーネックと燃料タンク内とを連結するブリーザパイプと、ブリーザパイプの流入口に設けた流量制御弁とを備えている。流量制御弁は、ブリーザパイプの通路内に配置され、ボール弁と、スプリングとを備え、ボール弁が受ける圧力に応じて開閉する逆止弁を構成している。こうした構成において、給油時に、燃料タンクのタンク内圧が上昇することを利用して、所定の圧力を超えたときだけに流量制御弁を開弁させることで、燃料タンク内の燃料蒸気を、ブリーザパイプを通してフィラーネックに循環させ、フィラーネックの外から入る外気の巻き込み量を減らし燃料蒸気の発生量を抑制している。

しかし、上記流量制御弁では、燃料蒸気の最大通気量を大きくしてスムーズな燃料蒸気の循環をさせるために、ボール弁の受圧面積を大きくすると、ブリーザパイプおよびその通路径を大きくしなければならず、大型化するという課題があった。また、給油の際に、給油ガンは、給油スイッチを押した初期に、流量が少なく、その後、急激に増大する特性を有している。こうした特性に対応するために、流量制御弁は、圧力が小さいときに開弁量が小さく、圧力の増大につれて開弁量を速やかに増大させることが好ましいが、従来の流量制御弁では、上述した開弁特性を得ることが難しいという課題もあった。

特開平８−２１６７０７号公報

本発明は、上記従来の技術の問題点を解決することを踏まえ、小型であっても大きな通気量を確保することができ、しかも、給油時に適した開弁特性を実現することが容易な流量制御弁を提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
適用例１は、燃料タンク内と外部とを接続する通路に配置された流量制御弁において、
流出口を有する第１通路および上記流出口の開口周縁部に形成されたシール部を有する第１通路部と、上記第１通路から屈曲した第２通路を有する第２通路部とを備えた流路形成部材と、
上記シール部に着座し、上記流出口からの圧力で開閉する弁機構と
を備え、
上記流路形成部材は、上記シール部の外側に配置され上記弁機構を取り付けるための取付部を備え、
上記弁機構は、上記流出口を開閉する弁体と、該弁体の外周端部に形成され上記取付部に取り付けられる被取付部とを有し、上記被取付部を支点として開閉するように構成され、
上記弁体は、上記シール部に着座するシート部と、該シート部と一体に形成されかつ上記シール部から上記第２通路の流出側へ、はみ出して形成されている拡張部とを備えていること、を特徴とする。

適用例１の弁機構における弁体は、第２通路の屈曲した通路に配置されており、流出口からの燃料蒸気を受圧して開く。このとき、弁体は、第１通路から第２通路に向かうほぼ傾斜したガイド面として作用する。よって、第１通路の流出口から流出した燃料蒸気は、整流を維持したまま、第２通路の流出側へ導かれ、つまり、第１通路から第２通路へ小さい圧損で、大流量をスムーズに流すことができる。

また、本発明を燃料タンクのブリーザパイプに使用した場合において、給油の際に、給油ガンは、給油スイッチを押した初期に、流量が少なく、急激に増大する特性を有している。したがって、流量制御弁の弁機構は、給油ガンの特性にあった開弁特性を有することが外部へ燃料蒸気の放出量を少なくする点から好ましい。本発明にかかる弁機構は、給油量の増大によりタンク内圧が上昇して、弁体が一旦開くと、エアーの圧力が拡張部の下面にも加わって、開弁量が急激に増大する。したがって、弁機構は、給油初期における小流量の状態から、急激な流量の増大の仕様に対応することができる。

さらに、弁体の拡張部は、第２通路の屈曲したスペースに配置されているから、受圧面積を大きくしても、第２通路の向きに配置され、第２通路の径を大きくする必要がない。よって、大きな流量を確保するために、流量制御弁が大型化することもない。

［適用例２］
適用例２の弁機構は、金属製の薄板から形成された弁プレートを有し、該弁プレートは、上記弁体から上記被取付部を折曲することで、閉弁方向へのスプリング力を生じるように構成することができる。この構成により、弁プレートは、弁体に流体の力が加わったときに、弁体と被取付部との連結部位を支点として弾性変形することで、弁体をシール部に着座させる方向へ付勢力を与えるスプリングとして作用するから、別途、コイルスプリングなどを必要とせず、構成を簡単にできる。

［適用例３］
適用例３のシート部は、該シート部を貫通した接続孔を有し、上記第２通路部は、上記弁体が所定角度開いたときに、上記接続孔を閉じるシール面を有する構成をとることができる。この構成にかかる接続孔は、閉弁時に、少ない通気量で流すことができ、また、弁体の開弁量が大きくなると、シール面により閉じられるから、接続孔を通った気流が乱流を起こすことがない。

［適用例４］
適用例４の第２通路は、上記第１通路から屈曲した連絡室と、該連絡室に接続された管通路とを有し、上記連絡室に、上記弁体の開弁状態にて、上記管通路側への通路を除いて該弁体の外側を囲むように形成されたガイド部材を配置した構成をとることができる。この構成により、流出口から流出した燃料蒸気は、連絡室の周囲で渦流となることなく、管通路へ流れるから、圧力損失を低減することができる。

［適用例５］
適用例５は、上記第１通路部と上記第２通路部とを別部材で形成し、これらの合わせ面に、上記被取付部を挟持することで上記弁プレートを取り付ける取付部を形成した構成をとることができる。この構成により、取付部の形状や型形状を簡単にすることができる。

自動車の燃料タンクに燃料を供給するための燃料タンク装置を示す概略図である。図１の流量制御弁の付近を拡大した断面図である。流量制御弁を分解した断面図である。流量制御弁を分解した斜視図である。流量制御弁の動作を説明する説明図である。給油時における流量制御弁の流量特性を説明する説明図である。他の実施例にかかる流量制御弁を示す断面図である。他の実施例にかかる流量制御弁の一部を分解した斜視図である。他の実施例にかかる変形例を示す断面図である。さらに他の実施例にかかる流量制御弁を示す断面図である。

（１）燃料タンク装置の概略構成
図１は自動車の燃料タンクＦＴに燃料を供給するための燃料タンク装置ＦＳを示す概略図である。燃料タンク装置ＦＳは、樹脂製の燃料タンクＦＴに接続され、給油ガンＦＧから供給される燃料を燃料タンクＦＴに送るものであり、燃料キャップ（図示省略）により開閉される注入口ＦＮａを有するフィラーネックＦＮと、フィラーネックＦＮの一端に接続され金属製または樹脂製のインレットパイプＩＰと、燃料タンクＦＴの上部に装着された流量制御弁１０と、流量制御弁１０とフィラーネックＦＮとを接続するブリーザパイプＢＰとを備えている。上記燃料タンク装置ＦＳの構成により、給油時に燃料キャップを外して、給油ガンＦＧから燃料をフィラーネックＦＮに注入すると、燃料は、インレットパイプＩＰから燃料タンクＦＴ内に供給される。このとき、ブリーザパイプＢＰは、流量制御弁１０から流出した燃料タンクＦＴ内の燃料蒸気を、フィラーネックＦＮに戻し、さらに給油につれて循環させることで、燃料タンクＦＴ内で発生する燃料蒸気を低減させ、給油を円滑に行なわせる。流量制御弁１０は、タンク内圧により開閉する弁機構（逆止弁）を備えており、給油時におけるタンク内圧の上昇に応じて、ブリーザパイプＢＰに流す燃料蒸気の循環量を調節している。

（２）流量制御弁１０の構成
図２は図１の流量制御弁１０の付近を拡大した断面図である。燃料タンクＦＴの上壁ＦＴａには、タンク開口ＦＴｃが形成されており、流量制御弁１０の一部が突入した状態で取り付けられている。流量制御弁１０は、流路形成部材２０と、流路形成部材２０に取り付けられた弁機構３０とを備えている。

図３は流量制御弁１０を分解した断面図、図４は流量制御弁１０を分解した斜視図である。流路形成部材２０は、流入側部材である第１通路部２１と、流出側部材である第２通路部２４とを備え、これらを溶着により一体化している。第１通路部２１は、燃料タンクＦＴ内に開口している第１通路２２を備え、その第１通路２２の上部が流出口２２ａになっている。流出口２２ａの開口周縁部は、シール部２２ｂになっている。また、第１通路部２１の上部には、取付部２３が形成されている。取付部２３は、弁機構３０を取り付けるための部位であり、挿通孔２３ａを備えている。

第２通路部２４は、第１通路２２に接続される直角に屈曲した第２通路２５を有している。第２通路２５は、第１通路２２側に連絡室２５ａを有し、該連絡室２５ａに接続される他端側がブリーザパイプＢＰ（図１）に接続される管通路２５ｂになっている。連絡室２５ａの内壁面には、シール面２６が形成されている。また、第２通路部２４の下部には、内側溶着部２７が形成され、第１通路部２１の上部のフランジ２２ｃに溶着されている。第２通路部２４の下部であって内側溶着部２７の外周側には、フランジ部２８が突設されている。フランジ部２８は、その下部に燃料タンクに溶着するためのタンク溶着部２８ａを有している。

図４において、弁機構３０は、金属製の薄板をプレス切断して一部を折曲することにより形成された弁プレート３１を備えている。弁プレート３１は、弁体３２と、被取付部３６とを一体的に板ばねとして形成したものである。弁体３２は、円形のシール部２２ｂの外径と同じであり該シール部２２ｂに着座するシート部３３と、シート部３３と一体に形成されかつシール部２２ｂから第２通路２５の管通路２５ｂ側の方向へ、はみ出して形成されている拡張部３４とを備え、これらで長円形を形成している。ここで、シール部２２ｂの半径をＲ１、弁体３２の拡張部３４側への長径をＲ２とすると、Ｒ２＞Ｒ１に形成されている。また、シート部３３には、接続孔３３ｂが形成されている。接続孔３３ｂは、図３のシール面２６で開閉され、流出口２２ａより通路面積の小さい透孔である。

被取付部３６は、流路形成部材２０の取付部２３に装着されることにより、弁体３２を開閉可能に支持する部位であり、弁体３２から直角に折曲された取付本体３６ａと、取付本体３６ａの一部をプレス成形などで折曲および切り起こされることにより形成された抜止片３６ｂおよび係止片３６ｃとを備えている。被取付部３６を取付部２３に取り付けるには、被取付部３６を挿通孔２３ａへ挿入する。これにより、抜止片３６ｂおよび係止片３６ｃが挿通孔２３ａを形成する対向壁で圧縮されつつ、被取付部３６が挿通孔２３ａの奥側へ挿入される。そして、抜止片３６ｂが挿通孔２３ａの下端から出て弾性力で戻ることで被取付部３６の下端に係合して抜止めされる。このとき、係止片３６ｃは、挿通孔２３ａ内で圧縮された状態にあるから、被取付部３６は、挿通孔２３ａ内でがたつくことなく固定される。

（３）流量制御弁１０の動作
次に、流量制御弁１０の動作について説明する。図１および図２に示すように、給油時に、流路形成部材２０の第１通路２２から入ったエアー（燃料蒸気）は、流出口２２ａに達し、シート部３３に圧力を加える。シート部３３（図４参照）には、接続孔３３ｂが形成されているので、エアーは、接続孔３３ｂを通り、さらに第２通路２５の連絡室２５ａ、管通路２５ｂ、ブリーザパイプＢＰを通ってフィラーネックＦＮに戻される。そして、エアーの増大により、エアーは、弁プレート３１のシート部３３を押す。そして、図５に示すように、シート部３３に加わるエアーの圧力が、弁体３２と被取付部３６とで構成されるスプリング力を上回ると、弁体３２と被取付部３６との連結部位を支点として開弁する。すなわち、エアーの流れにより弁体３２が押されると、弁体３２は、被取付部３６の上部を中心に傾斜して、流出口２２ａとの間に間隙を形成し、エアーが流出する。このとき、弁体３２が開くと、エアーの圧力が拡張部３４の下面にも加わり、弁体３２の開き角度を大きくして、その流量を増大させる。なお、弁体３２の開き角度が大きくなって、弁体３２が２点鎖線で示すように第２通路部２４のシール面２６に当たって、接続孔３３ｂがシール面２６に塞がれると、接続孔３３ｂを通じたエアーの流れが遮断される。そして、弁体３２は、第１通路２２から流出するエアーによって受ける力が、閉弁方向のスプリング力を下回ると閉じる。

（４）実施例の作用・効果
上記実施例による流量制御弁１０によれば、以下の作用・効果を得ることができる。
（４）−１弁プレート３１は、弁体３２に流体の力が加わったときに、被取付部３６との連結部位を支点として弾性変形することで、弁体３２をシール部２２ｂに着座させる方向へ付勢力を与えるスプリングとして作用するから、別途、コイルスプリングなどを必要とせず、構成を簡単にできる。

（４）−２弁プレート３１は、第２通路２５の屈曲した連絡室２５ａに配置されており、弁体３２が開くと、第１通路２２から第２通路２５に向かうほぼ傾斜したガイド面として作用する。よって、第１通路２２の流出口２２ａから流出したエアーは、整流を維持したまま、管通路２５ｂに導かれ、連絡室２５ａにおける圧損が小さく、大流量のエアーをスムーズに流すことができる。

（４）−３図６は給油時における流量制御弁１０の流量を説明する説明図である。給油の際に、給油ガンは、給油スイッチを押した初期に、流量が少なく、急激に増大する特性を有している。したがって、流量制御弁の弁機構は、給油ガンの特性にあった開弁特性を有することが燃料蒸気の外部への放出量を少なくする点から好ましい。本実施例にかかる弁機構３０は、給油の初期に、弁プレート３１の接続孔３３ｂだけの小さい通気面積であるから、流出量が小さく、そして、給油量が増大によりタンク内圧が上昇して、弁プレート３１の弁体３２が一旦開くと、エアーの圧力が拡張部３４の下面にも加わって、開弁量が急激に増大する。したがって、弁機構３０は、図６に示すような特性を示し、給油初期における小流量の状態から、急激な流量の増大の仕様に対応することができる。

（４）−４弁体３２の拡張部３４は、第２通路２５の屈曲したスペースに配置されていることから、受圧面積を大きくしても、第２通路２５の径を大きくすることがない。よって、大きな流量を確保するために、流量制御弁１０が大型化することもない。

（４）−５図５に示すように、弁プレート３１の弁体３２は、シール面２６に当たると、弁体３２の開き角度が規制される。よって、弁体３２が開き過ぎることがなく、弁体３２と被取付部３６との連結部位で塑性変形することがなく、耐久性に優れており、弁体３２の閉じ動作を確実に行なえる。

（４）−６シート部３３は、該シート部３３を貫通した接続孔３３ｂを有し、第２通路部２４は、弁体３２が所定角度開いたときに、接続孔３３ｂを閉じるシール面２６を有する構成をとっている。接続孔３３ｂは、閉弁時に、少ない通気量を確保することができ、また、弁体３２の開弁量が大きくなると、シール面２６により閉じられるから、接続孔３３ｂを通った気流が圧損の増大を招く乱流を起こすことがない。さらに、接続孔３３ｂは、弁体３２に貫通形成されているから、弁体３２の閉弁状態であっても、第２通路２５側へ流出した燃料を燃料タンクＦＴに戻すことができる。

（５）他の実施例
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。

（５）−１図７は他の実施例にかかる流量制御弁１０Ｂを示す断面図、図８は流量制御弁１０Ｂの一部を分解した斜視図である。本実施例は、燃料蒸気の流れをガイドする構成に特徴を有する。図７および図８において、流量制御弁１０Ｂは、第１通路２２Ｂから屈曲した連絡室２５Ｂａと、連絡室２５Ｂａに接続された管通路２５Ｂｂとを有する第２通路２５Ｂとを備えている。連絡室２５Ｂａには、ガイド部材２８Ｂが配置されている。ガイド部材２８Ｂは、弁プレート３１Ｂの弁体３２Ｂの開弁状態にて、上記管通路２５Ｂｂ側への通路を除いて該弁体３２Ｂの外側を囲むように形成されている。この構成により、流出口２２Ｂａから流出した燃料蒸気は、連絡室２５Ｂａの周囲で渦流となることなく、管通路２５Ｂｂへ流れるから、圧力損失を低減することができる。なお、図９に示す流量制御弁１０Ｃに示すように、ガイド部材２８Ｃは、第１通路２２Ｃの流出口２２Ｃａの上方を覆うように、第２通路部２４Ｃの下方から一体に形成してもよい。

（５）−２図１０はさらに他の実施例にかかる流量制御弁１０Ｄを示す断面図である。本実施例は、弁プレート３１Ｄの取付構造に特徴を有する。すなわち、流量制御弁１０Ｄは、第１通路部２１Ｄと、第２通路部２４Ｄとを別部材で形成し、これらの合わせ面に取付部２３Ｄが形成されている。弁プレート３１Ｄは、弁体３２Ｄの端部に形成された被取付部３６Ｄで挟持されることで、流路形成部材２０Ｄに固定されている。本実施例では、第１通路部２１Ｄの上部に形成する取付部２３Ｄの形状や型形状を簡単にすることができる。

なお、上記実施例では、弁機構は、１枚の金属製の薄板の弁プレートで形成したが、これに限らず、弁体と、弁体を閉弁方向に付勢するスプリングとを備えた構成であってもよい。
また、上記実施例にかかる流量制御弁は、ブリーザパイプに適用した構成について説明したが、これに限らず、燃料タンクとキャニスタとを接続する通路に配置してもよい。

１０…流量制御弁
１０Ｂ…流量制御弁
１０Ｄ…流量制御弁
２０…流路形成部材
２０Ｄ…流路形成部材
２１…第１通路部
２１Ｄ…第１通路部
２２…第１通路
２２Ｂ…第１通路
２２ａ…流出口
２２ｂ…シール部
２２ｃ…フランジ
２２Ｂａ…流出口
２３…取付部
２３Ｄ…取付部
２３ａ…挿通孔
２４…第２通路部
２４Ｄ…第２通路部
２５…第２通路
２５ａ…連絡室
２５ｂ…管通路
２５Ｂａ…連絡室
２５Ｂｂ…管通路
２６…シール面
２７…内側溶着部
２８…フランジ部
２８Ｂ…ガイド部材
２８Ｃ…ガイド部材
２８ａ…タンク溶着部
３０…弁機構
３１…弁プレート
３１Ｂ…弁プレート
３１Ｄ…弁プレート
３２…弁体
３２Ｂ…弁体
３２Ｄ…弁体
３３…シート部
３３ｂ…接続孔
３４…拡張部
３６…被取付部
３６Ｄ…被取付部
３６ａ…取付本体
３６ｂ…抜止片
３６ｃ…係止片
ＢＰ…ブリーザパイプ
ＦＧ…給油ガン
ＦＮ…フィラーネック
ＦＮａ…注入口
ＦＳ…燃料タンク装置
ＦＴ…燃料タンク
ＦＴａ…上壁
ＦＴｃ…タンク開口
ＩＰ…インレットパイプ

Claims

燃料タンク（ＦＴ）内と外部とを接続する通路に配置された流量制御弁において、
流出口（２２ａ）を有する第１通路（２２）および上記流出口（２２ａ）の開口周縁部に形成されたシール部（２２ｂ）を有する第１通路部（２１）と、上記第１通路（２２）から屈曲した第２通路（２５）を有する第２通路部（２４）とを備えた流路形成部材（２０）と、
上記シール部（２２ｂ）に着座し、上記流出口（２２ａ）からの圧力で開閉する弁機構（３０）と
を備え、
上記流路形成部材（２０）は、上記シール部（２２ｂ）の外側に配置され上記弁機構を取り付けるための取付部（２３）を備え、
上記弁機構（３０）は、上記流出口（２２ａ）を開閉する弁体（３２）と、該弁体（３２）の外周端部に形成され上記取付部（２３）に取り付けられる被取付部（３６）とを有し、上記被取付部（３６）を支点として開閉するように構成され、
上記弁体（３２）は、上記シール部（２２ｂ）に着座するシート部（３３）と、該シート部（３３）と一体に形成されかつ上記シール部（２２ｂ）から上記第２通路（２５）の流出側へ、はみ出して形成されている拡張部（３４）とを備えていること、
を特徴とする流量制御弁。
請求項１に記載の流量制御弁において、
上記弁機構（３０）は、金属製の薄板から形成された弁プレート（３１）を有し、該弁プレート（３１）は、上記弁体（３２）から上記被取付部（３６）を折曲することで、閉弁方向へのスプリング力を生じるように構成した流量制御弁。
請求項１または請求項２に記載の流量制御弁において、
上記シート部（３３）は、該シート部（３３）を貫通した接続孔（３３ｂ）を有し、
上記第２通路部（２４）は、上記弁体（３２）が所定角度開いたときに、上記接続孔（３３ｂ）を閉じるシール面（２６）を有する流量制御弁。
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の流量制御弁において、
上記第２通路（２５Ｂ）は、上記第１通路（２２Ｂ）から屈曲した連絡室（２５Ｂａ）と、該連絡室（２５Ｂａ）に接続された管通路（２５Ｂｂ）とを有し、
上記連絡室（２５Ｂａ）に、上記弁体（３２Ｂ）の開弁状態にて、上記管通路（２５Ｂｂ）側への通路を除いて該弁体（３２Ｂ）の外側を囲むように形成されたガイド部材（２８Ｂ）を配置した流量制御弁。
請求項２に記載の流量制御弁において、
上記第１通路部（２１Ｄ）と上記第２通路部（２４Ｄ）とを別部材で形成し、これらの合わせ面に、上記被取付部（３６Ｄ）を挟持することで上記弁プレート（３１Ｄ）を取り付ける取付部（２３Ｄ）を形成した流量制御弁。