JP2015521264A - 即応答フロート動作型蒸気ベントバルブ - Google Patents

Abstract

バルブアセンブリが、燃料タンク内の圧力を排出するために提供される。このバルブアセンブリは、通路，及び，この通路の一端部において備えられるバルブシートを形成するハウジングを含む。フロートアセンブリが、ハウジング内に配置される。このフロートアセンブリは、フロートアセンブリが燃料タンク内の燃料レベルの上昇に応答して浮上した場合に、バルブシートに対してシールする、柔軟な薄膜シールと、フロートアセンブリが燃料タンク内の燃料レベルの降下に応答して降下した場合に、薄膜シールの選択部分に沿って再開放する力を加え、バルブシートから薄膜シールを引き離す、再開放外形と、を含む。【選択図】図１

Description

本出願は、2012年5月10日に出願された米国特許仮出願第61／645,354号に対する優先権を主張し、その開示内容はその全体を参照として本明細書に組み込む。

本発明における開示は、概して、例えば、燃料タンク内の蒸気圧を排出するために用いられることが可能なベントバルブを含んだフロート動作型ベントバルブに関するものである。

フロート動作型ベントバルブは、燃料タンク内の燃料レベルが所定のレベルに到達した場合、燃料タンク内のベントポートを閉鎖するように動作する。このようなバルブは、ベントポートのバルブシートに対してシールし、バルブを閉鎖することができる比較的薄い柔軟な膜を含むことができる。バルブポートは、比較的大きな外周を有し、低い蒸気圧で所望の蒸気流を供給することができる。結果として、比較的低い閉鎖力が用いられて、バルブシートに対して柔軟な薄膜をシールすることができる。

燃料タンク内の燃料レベルが、所定のレベル以下に降下した場合、このベントバルブは、再び開放してバルブポートを介して燃料蒸気を解放するように構成される。しかしながら、バルブポートの比較的大きな外周とともに、圧力上昇した燃料タンク内の蒸気圧は、薄膜に、バルブシートに対するシールを保持させ、これにより、バルブが開放することを妨げてしまう。換言すると、バルブが開放されることが望ましい状況において、ベントバルブは、薄膜がはり付いて閉鎖されたままになる。

バルブアセンブリが、燃料タンク内の圧力を排出するために提供される。このバルブアセンブリは、通路，及び，この通路の一端部において備えられるバルブシートを形成するハウジングを含む。フロートアセンブリが、ハウジング内に配置される。このフロートアセンブリは、フロートアセンブリが燃料タンク内の燃料レベルの上昇に応答して浮上した場合に、バルブシートに対してシールする、柔軟な薄膜シールを含む。フロートアセンブリは、さらに、フロートアセンブリが燃料タンク内の燃料レベルの降下に応答して降下した場合に、薄膜シールの選択部分に沿って再開放する力を加え、バルブシートから薄膜シールを引き離す、再開放外形を含む。

本開示における様々な態様が、添付図面を踏まえて読まれた場合、以下の複数の実施形態の詳細な説明から、当業者に明らかになるであろう。

本発明における複数の実施形態が、例として、図１〜５の添付図面を参照して説明される。
本開示における一態様に従ったバルブアセンブリの断面図である。 本開示における一態様に従った、図１のバルブアセンブリに用いられるフロートアセンブリの斜視図である。 図２のフロートアセンブリのIII-III線に沿った断面図である。 図４Ａ〜図４Ｃは、フロートアセンブリの上部の他の複数の様態を示した、図２のフロートアセンブリのIII-III線に沿った断面図である。 図５Ａ〜図５Ｄは、図２のフロートアセンブリの上部の他の複数の様態として、様々なシールが接触する輪郭を示した斜視図である。

本明細書は、本開示における複数の実施形態に合わせて詳細に作られており、これらの実施例は、添付図面に示して説明される。本発明は、複数の実施形態と併せて説明される一方で、当然のことながら、本発明をこれら複数の実施形態に限定することは、意図されていない。それどころか、本発明は、添付の請求の範囲によって定められる発明の精神と範囲内に含まれる代替案，変更，及び，同等のものを含めることが意図されている。

本開示は、概して、燃料タンク内の燃料レベルが所定のレベルに到達した場合に、低い閉鎖力でバルブシートに対して容易にシールする比較的薄い柔軟な膜シールを備えた、フロート動作型バルブアセンブリに関するものである。また、バルブアセンブリは、燃料レベルが、燃料タンク内の蒸気を排出することが望ましいレベルに降下した場合に、はり付かずに確実に開放する。

図１は、本開示における一様態に従ったバルブアセンブリ10を示している。このバルブアセンブリ10は、燃料タンクの外部に配置される上部14を有するハウジング12を含む。この上部14は、蒸気排出路18，及び，外側に延びた環状フランジ20を備えたホース継手16を含む。また、ハウジング12は、下方に延びた下部22を含む。この下部22は、燃料タンクのアクセス開口部を通って燃料タンクの内部に延びるように設計されている。下部22は、図２及び３により詳細に示されているフロートアセンブリ26を収容するフロートキャビティ24を有する。

ハウジング12の上部14におけるフランジ20は、フランジ20を覆うように配置される環状の備え付けフランジ28を有する。この備え付けフランジ28は、例えばオーバーモールド成形のような任意の適切な手段によって、フランジ20上に形成されてもよく、また、備え付けフランジ28と下部22を係合する補強リング30を有することもできる。弾性シール部材32が、備え付けフランジ28の内縁部に配置され、フランジ20と備え付けフランジ28との間において、蒸気が実質的に不浸透のシールを形成することが可能である。備え付けフランジ28は、例えばプラスチックタンクに溶接可能な材料で作られてもよい。

バルブシート部材34は、ハウジング12内に配置され、また、バルブシート部材34の中を通って鉛直に延びたバルブ通路38の下端部に形成された環状バルブシート36を含む。重力応答する球状のチェックバルブ40が、通路38の上端部に着座され、また、バルブシート部材34において形成された環状保持壁42によって位置決めされることが可能である。

カップ状またはＵ字型のカバー44が、下部22を覆うように配置されてもよい。このカバー44は、例えばねじ連結，圧入連結，嵌め込み連結，または，溶接接続等の任意の適切な方法によって、下部22に固定されてもよい。

蒸気通路38の上端部は、チェックバルブ40が通路38の端部に着座した場合に燃料蒸気が流出することを可能にする、１つまたは複数の溝を有してもよい。燃料タンク内が超過蒸気圧力である場合、タンク圧力は、チェックバルブ40の重量に打ち勝ち、そして、チェックバルブ40を上方へ押して圧力を解放する。

図２及び３は、より詳細にフロートアセンブリ26を示している。フロートアセンブリ26は、概ね円筒状すなわち管状のボディ48，及び，ボディ48内に配置されたコア50を含んでもよい。このコア50は、コア50の上端部に湾曲部分52を有してもよい。コア50は、例えば圧入連結，嵌め込み連結，または，溶接接続等の任意の適切な方法によって、ボディ48内に固定されてもよい。

あるいは、ボディ48及びコア50は、単一成形の部材として一体的に形成されることが可能である。ボディ48は、ボディ48の上端部において形成されるケージ54のような支持部材を有することができる。このケージ54は、比較的薄い薄膜構造を有することができる弾性のある柔軟な薄膜シール56を保持してもよい。ケージ54は、コア50の湾曲部分52より十分高い高さに延びることが可能であり、薄膜シール56の動作を制限することができる。

本発明の一実施形態として、柔軟な薄膜シール56は、概ね剛体の剛体部材60によって支持される。この剛体部材60は、剛体部材60がコア50上でピボット動作できるように、コア50の湾曲部分52に着座されることが可能である。剛体部材60は、例えば、表面に凹凸模様（テクスチャ）があるか、または、リブ付の面のような凸凹を有する上面を有し、薄膜シール56がバルブシート36に対してシールされている場合に、液体燃料が上面から流出することを可能にしてもよく、これにより、薄膜シール56がバルブシート36にはり付くことを軽減するかまたは防止する。この代わりに、または、これに加えて、剛体部材60に接触する薄膜シール56の底面が、排出のために同様の凹凸模様（テクスチャ）を有してもよい。

薄膜シール56がバルブシート36にはり付くことをさらに防止するために、ケージ54は、ケージ54の上部近くに不規則な形状の再開放外形64を有する。この再開放外形64は、フロートアセンブリ26が下方に移動した場合に、薄膜シール56と接触し、そして、バルブシート36から薄膜シール56を偏向させるように構成される。この機能を果たすために、再開放外形64は、任意の不規則な形状面を形成することができる。

本発明の一実施形態として、図４Ａは、不規則な直線状の（つまり、傾斜した）再開放外形64を示している。本発明のもう１つの実施形態として、図４Ｂは、不規則に湾曲した再開放外形64を示している。本発明のさらなるもう１つの実施形態として、図４Ｃは、不規則な形状を備えるための逃げ（複数のリリーフカット）を備えた再開放外形64を示している。これらの具体的な形状にかかわらず、再開放外形64は、フロートアセンブリ26に取り付けられたケージ54の一部によって支持され、かつ／または、ケージ54の一部を形成している。

結果として、再開放外形64は、フロートアセンブリ26が降下すると、薄膜シール56と接触し、また、バルブシート36から薄膜シール56を引き離す。薄膜シール56は、再開放外形64の形状に合わせて変形するため、再開放外形64の不規則な形状が、液体燃料の排出，及び，薄膜シール56の周囲の気流の遮断を可能にし、はり付きを防止する。

ケージ54が、再開放外形64の支持部材として示されているが、任意の構造が、再開放外形64をフロートアセンブリ26に取り付けるための支持部材として用いられることが可能である。また、ケージ54と同様に、その支持部材は、必要に応じて、薄膜シール56の動作を制限することができる。

図５Ａ〜５Ｄは、本開示に従った再開放外形64の追加の変型例を示している。当業者は、再開放外形64の特定形状が本開示の範囲から離れることなしに変更されることが可能であることを認識するだろう。再開放外形64は、薄膜シール56が再開放外形64の形状に合わせて変形することができると同時に、はり付きを同様に防止するような任意の構造を有してもよい。より具体的には、再開放外形64は、フロートアセンブリ26の中心軸から離れた薄膜シール56の端部または任意の位置（ポイント）に沿って再開放力を向かわせる、すなわち、集中させるように、設計される。

このように薄膜シール56の小領域に再開放力を集中させることは、薄膜シール56全体に再開放力を加えることよりも少ないエネルギでシールを剥がす。また、再開放外形64は、可能な限り最も低いタンク圧力において、再開放を開始することができる。再開放が起きると、結果として生じる排出は、タンク圧力を下げ、そして、バルブがさらに大きく開放することを可能にする。

上述したように、再開放外形64は、不規則な直線（図４Ａ参照）であるか、または、逃げ（複数のリリーフカット）を有してもよい（図４Ｃ参照）。他の実施可能な再開放外形は、例えば、１箇所角度のついた形状（図４Ａの外形斜視図である図５Ａ参照），２箇所角度のついた形状すなわちＶ字を形成する２箇所角度のついた形状（図５Ｂ参照），部分的な螺旋形状（図５Ｃ参照），及び，追加の突起部を備えた部分的な螺旋形状（図５Ｄ参照）を有してもよい。

他の実施可能な再開放外形64は、非対称の複雑な曲線，及び／または，突起部のような１箇所以上の力集中効果（フォースコンセントレータ）を有するいくつかの他の外形を含み、薄膜シール56の特定の部分または特定の領域に力を加えて、薄膜シール56をバルブシート36から引き離すことを容易にする。このような特定形状にかかわらず、再開放外形64は、薄膜シール56の選択された部分または領域（例えば外周）に力を加え、少しの力で再開放を開始するように設計される。

また、再開放外形64は、例えば、図２に示されているような逃げ（複数のリリーフカット），または，他の凹凸模様（テクスチャ）を有し、気流を遮断して、薄膜シール56が吸引閉鎖することを防止してもよい。上述したように、接触面（例えば、薄膜シール56と再開放外形64との間の面）における逃げ（複数のリリーフカット），または，凹凸模様（テクスチャ）は、はり付きを起こす可能性がある液体を排出することが含まれてもよい。

図１を参照すると、フロートアセンブリ26は、カバー44の内側に係合された下端部を有するスプリング66によって上方に付勢されている。このスプリング66の上端部は、コア50の下端部において形成された環状溝68に位置決めされることが可能である。

バルブアセンブリ10の作動中において、燃料タンク内の燃料レベルが上昇すると、バルブシート36がケージ54によって形成されたオリフィス70を通って延びるように、フロートアセンブリ26は、図１の破線に示されている上方位置に移動する。薄膜シール56は、バルブシート36と接触し、そして、薄膜シール56を圧迫する剛体部材60によってシールされる。オリフィス70自体は、バルブシート36と薄膜シール56との間の接触を可能にするものであれば、例えば、円形，細長い形状，溝形状，梨型または涙滴形，Ｖ字形等、任意の形状を有することができる。

オリフィス70の形状は、再開放外形64に対して選択される形状によって影響を受けるであろう。例えば、オリフィス70が涙滴形、すなわち、細長い形状の端部において次第に狭くなる部分を有する場合、この次第に狭くなる部分は、薄膜シール56のより小さな領域において初期の再開放力を集中させ、薄膜シール56の剥がし機能を最適化するために、再開放外形64の最も低い位置に合わせて配置されてもよい。また、薄膜シール56が、（例えば、オリフィス70を包囲する領域に角度がついているか、曲線を有するか、または、非対称である場合に）オリフィス70を包囲する領域において再開放外形64の外形と適合するように、フロートアセンブリ26は、再開放外形64の形状によって、フロートキャビティ24内に特定の方向づけ（オリエンテーション）を有するように設計されてもよい。

燃料タンク内の燃料レベルが降下した場合、フロートアセンブリ26は降下し、再開放外形64を薄膜シール56に選択的に接触させて、バルブシート36から薄膜シール56におけるはり付き力が集中した部分を引き離す。この集中したはり付き力の除去は、薄膜シール56がバルブシート36にはり付くことを防止することができる。フロートアセンブリ26のさらなる下方への動作は、再開放外形64の特定の形状によって、再開放外形64の一部分を薄膜シール56のさらなる一部分に接触させて、さらなる引き離し動作を開始させるであろう。フロートアセンブリ26がさらにいっそう下降した場合、ケージ54の上部は、薄膜シール56と接触して、バルブシート36から薄膜シール56を剥がすことを完了する。

本開示は、結果として、フロートアセンブリ26のケージ54内に備え付けられた比較的薄い弾性のある膜シール56を有するバルブアセンブリ10において、特有かつ新規の構造を示している。薄膜シール56は、フロートアセンブリ26が浮上すると、ケージ54内において制限された運動を行い、バルブシート36上でシールする。燃料が引いてフロートアセンブリ26が下降するにあたり、ケージ54によって支持された再開放外形64は、薄膜シール56の選択部分と接触し、バルブシート36から薄膜シール56を引き離す。

この構造は、薄膜シール56が完全閉鎖状態を保持することを防止することを助長する。フロートアセンブリ26がさらに下降するにあたり、ケージ54は、バルブシート36から薄膜シール56を完全に引き離し、蒸気がバルブ通路38内を自由に流れることを可能にする。従って、再開放外形64は、燃料タンク内の燃料レベルの低下に応答して、より低い圧力でバルブアセンブリ10の迅速かつ確実な開放を提供する。

前述の本発明における具体的な実施形態は、説明と図解の目的で示されている。これらの実施形態は、包括的なものであること、または、本開示の構造そのものに本発明を制限することを意図しておらず、また、様々な変更や変形が、上記の教示を踏まえて加えることが可能である。本発明における実施形態は、本発明の原理及び実用的な応用を説明するために、選択されたものであり、また、記載されたものであるため、これにより、当業者は、本発明，及び，熟考された特定の使用に対して好適な、様々な変更がなされた様々な実施形態を利用することが可能である。本発明の範囲は、請求の範囲及びこれと同等のものによって定められることが意図されている。

Claims (20)

1. 燃料タンク内の圧力を排出するためのバルブアセンブリであって、前記バルブアセンブリは、
   通路，及び，該通路の一端部において備えられるバルブシートを形成するハウジングと、
   該ハウジング内に配置されるフロートアセンブリと、
   を含み、前記フロートアセンブリは、
   前記フロートアセンブリが前記燃料タンク内の燃料レベルの上昇に応答して浮上した場合に、前記バルブシートに対してシールする、柔軟な薄膜シールと、
   前記フロートアセンブリが前記燃料タンク内の燃料レベルの降下に応答して降下した場合に、前記薄膜シールの選択部分に沿って再開放する力を加え、前記バルブシートから前記薄膜シールを引き離す、再開放外形と、
   を含むことを特徴とするバルブアセンブリ。
2. 前記フロートアセンブリにおいて、前記再開放外形を支持する支持部材をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のバルブアセンブリ。
3. 前記支持部材はケージであり、また、前記薄膜シールは、前記ケージ内に配置されることを特徴とする請求項２に記載のバルブアセンブリ。
4. 前記再開放外形は、前記ケージと一体的に形成されることを特徴とする請求項３に記載のバルブアセンブリ。
5. 前記支持部材は、前記薄膜シールの動作を制限することが可能な、前記フロートアセンブリから延びた高さに形成することを特徴とする請求項２に記載のバルブアセンブリ。
6. 前記再開放外形は、湾曲形状，不規則に湾曲した形状，複数の逃げを備えた形状，１箇所角度のついた形状，２箇所角度のついた形状，部分的な螺旋形状，及び，突起部を備えたこれらの形状のいずれかの形状から成るグループから選択された１つの形状を有することを特徴とする請求項１に記載のバルブアセンブリ。
7. 前記薄膜シールを支持する概ね剛体の剛体部材をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のバルブアセンブリ。
8. 前記フロートアセンブリは、さらに、曲面を形成するコアを含み、また、前記剛体部材は、前記曲面上でピボット支持されることを特徴とする請求項７に記載のバルブアセンブリ。
9. 前記剛体部材，前記薄膜シール，及び，前記再開放外形のうちの少なくとも１つが、リブ付の面を有することを特徴とする請求項７に記載のバルブアセンブリ。
10. 前記再開放外形は、前記薄膜シールの外周に沿って再開放力を加えることを特徴とする請求項１に記載のバルブアセンブリ。
11. 前記再開放外形は、前記フロートアセンブリの中心軸から離れた、前記薄膜シールの選択領域に再開放力を加えることを特徴とする請求項１に記載のバルブアセンブリ。
12. 前記薄膜シールは、前記フロートアセンブリが前記燃料タンク内の燃料レベルの降下に応答してさらに降下した場合に、前記再開放外形の形状に概ね合うことを特徴とする請求項１に記載のバルブアセンブリ。
13. 燃料タンク内の圧力を排出するためのバルブアセンブリであって、前記バルブアセンブリは、
    通路，及び，該通路の一端部にバルブシートを形成するハウジングと、
    該ハウジング内に配置されるフロートアセンブリと、
    を含み、前記フロートアセンブリは、
    管状ボディと、
    該管状ボディの上端部に形成される支持部材と、
    前記管状ボディ内に配置され、上端部に湾曲面を有するコアと、
    前記支持部材の内側に配置され、また、前記コアの前記湾曲面上でピボット支持される剛体部材と、
    前記剛体部材によって支持され、また、前記フロートアセンブリが前記燃料タンク内の燃料レベルの上昇に応答して浮上した場合に、前記バルブシートに対してシールする、柔軟な薄膜シールと、
    前記支持部材によって支持され、前記フロートアセンブリが前記燃料タンク内の燃料レベルの降下に応答して降下した場合に、前記柔軟な薄膜シールの選択部分に沿って再開放する力を、初期に加え、前記バルブシートから前記薄膜シールを引き離す、再開放外形と、
    を含むことを特徴とするバルブアセンブリ。
14. 前記支持部材はケージであり、また、前記薄膜シールは、前記ケージ内に配置されることを特徴とする請求項１３に記載のバルブアセンブリ。
15. 前記再開放外形は、前記ケージと一体的に形成されることを特徴とする請求項１４に記載のバルブアセンブリ。
16. 前記ケージは、前記薄膜シールの動作を制限することが可能な、前記コアの前記湾曲面から延びた高さに形成することを特徴とする請求項１４に記載のバルブアセンブリ。
17. 前記再開放外形は、湾曲形状，不規則に湾曲した形状，複数の逃げを備えた形状，１箇所角度のついた形状，２箇所角度のついた形状，部分的な螺旋形状，及び，突起部を備えたこれらの形状のいずれかの形状から成るグループから選択された１つの形状を有することを特徴とする請求項１３に記載のバルブアセンブリ。
18. 前記剛体部材，前記薄膜シール，及び，前記再開放外形のうちの少なくとも１つが、リブ付の面を有することを特徴とする請求項１３に記載のバルブアセンブリ。
19. 前記再開放外形は、前記フロートアセンブリの中心軸から離れた、前記薄膜シールの選択領域に再開放力を加えることを特徴とする請求項１３に記載のバルブアセンブリ。
20. 前記薄膜シールは、前記フロートアセンブリが前記燃料タンク内の燃料レベルの降下に応答してさらに降下した場合に、前記再開放外形の形状に概ね合うことを特徴とする請求項１３に記載のバルブアセンブリ。

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