JP2019043559A - 自動満タン給油用ノズル - Google Patents

Abstract

【課題】満タン状態を検知して給液を自動的に停止するノズルの動作の安定化と寿命の延長を図ること。【解決手段】給油レバーにより開弁される主弁と、前記主弁の下流側に配置されて前記主弁を通過した液の圧力により開弁するチャッキ弁と、一端がノズル筒先部に連通するエア管５２と前記チャッキ弁の下流側に設けられた陰圧発生領域とに連通し所定の陰圧を受けて前記主弁を閉弁させる自動閉弁機構とを備え、前記チャッキ弁が大径の主チャッキ弁体４１と、前記主チャッキ弁体４１の中心軸上に位置する小径の副チャッキ弁体４５とにより構成され、前記副チャッキ弁体４５の下流側に前記陰圧発生領域が配置されている給油ノズルにおいて、前記副チャッキ弁体の弁体を構成する球体は下流側に配置されたバネ４７により弁座に常時付勢されると共に副チャッキ弁体の弁座の下流の流路内にトルネード状の流れを発生させる案内部材６０が配設されている【選択図】図１

Description

本発明は、自動車燃料タンクに供給している燃料油の液面レベルが満タンに到達したときに自動的に給油を停止する給油制御機能を備えた給油ノズルに関する。

液面レベルが満タンに到達したときに自動的に給油を停止する給油制御機能を備えた給油ノズルの一つとして特許文献１に見られるように流量が絞られた状態でも確実に自動閉弁機構を作動させて閉弁動作を行わせることができる給油ノズルが提案されている。

つまり給油レバーに開弁される主弁と、主弁の下流側に配置されて液の圧力により開弁するチャッキ弁と、一端がノズル筒先部１０に連通するエア管とチャッキ弁の下流側の陰圧発生領域とに連通し所定の陰圧により主弁を閉弁させる自動閉弁機構とを備えた給油ノズルにおいて、チャッキ弁が大径の主チャッキ弁体と、主チャッキ弁体の中心軸上に位置する小径の副チャッキ弁体とにより構成され、副チャッキ弁体の下流側がエア管の他端と自動閉弁機構とに連通されて構成されている。

この給油ノズルは、副チャッキ弁体を構成する球体がバネの弾性と流れの圧力との影響を受けて若干揺動するが、普通乗用車の燃料タンクへの給油(４ ０ Ｌ/ｍｉｎ)では球体の揺動が問題とはならない、つまりバネの疲労や乱流による自動閉弁機構の動作ミスは実用上問題とはならないが、トラック等の大型車両の燃料タンクへの大流量給油(6 5Ｌ/ｍｉｎ以上)では上記球体の揺動が大きくなりバネの寿命を縮めたり、流れの乱れにより発生する陰圧が不安定になり自動閉弁機構の動作が不安定になるなどの不都合が起こる恐れがあった。

特許第3379543号明細書

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは大小２種類のチャッキ弁を備えた給油ノズルを大型車両等に大流量で給油するでも安定して自動閉弁機構を作動させるとともに、バネの劣化を防止することを目的とするものである。

本願の発明は、給油レバーにより開弁される主弁と、前記主弁の下流側に配置されて前記主弁を通過した液の圧力により開弁するチャッキ弁と、一端がノズル筒先部に連通するエア管と前記チャッキ弁の下流側に設けられた陰圧発生領域とに連通し所定の陰圧を受けて前記主弁を閉弁させる自動閉弁機構とを備え、前記チャッキ弁が大径の主チャッキ弁体と、前記主チャッキ弁体の中心軸上に位置する小径の副チャッキ弁体とにより構成され、前記副チャッキ弁体の下流側に前記陰圧発生領域が配置されている給油ノズルにおいて、前記副チャッキ弁体の弁体を構成する球体は下流側に配置されたバネにより弁座に常時付勢されると共に前記副チャッキ弁体の弁座の下流の流路内にトルネード状の流れを発生させる案内部材が配設されている。

請求項１の発明によれば、副チャッキ弁体を構成する球体が案内手段により流れに直交する方向への運動を規制されて無用な揺動を抑制されるため弁体を弾圧するバネの疲労を防止できる。
副チャッキ弁体から吐出する液が案内手段に導かれて旋回しながら陰圧発生手段を流れるので流路内の流れの密度が可及的に均等となり、安定した陰圧を発生させて自動閉弁機構に確実な閉弁動作を行わせることができる。

本発明の自動満タン給油用ノズルを構成するチャッキ弁の近傍を拡大して示す断面図。 本発明の自動満タン給油用ノズルの一実施例を示す図。 副チャッキ弁体を構成する流路の案内部材を下流側から見た状態で示す図。 副チャッキ弁体を構成する流路の案内部材を断面構造を示す図。 副チャッキ弁体を構成する流路の案内部材を下流側から見た状態で示す図。 副チャッキ弁体の下流側の流れを模式的に示す図。 図（Ａ）（Ｂ）は、それぞれ本発明の第二実施例を上下流側からみた副チャッキ弁の構造で示す図。

そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例に基づいて説明する。
図２は本発明の給油ノズルの一実施例を示すものであって特許文献１にも見られるようにノズル筒先部１０から胴部(本体部)２０の給油ホース接続部２１に至る流路には、給油レバー２２により開閉操作される主弁２３と、タンクに注入されている液がノズル筒先部１０に到達したことにより主弁２３を閉弁する自動閉弁機構３０とが設けられている。

なお、自動閉弁機構３０は、周知のように負圧の作用を受けて変位するダイヤフラムと、ダイヤフラムに陰圧が作用した時の変位に抗する方向に付勢するバネとにより構成されて、主弁を開弁状態に保持するコマをダイヤフラムの変位で退避させて閉弁状態に復帰させる。

本発明の特徴をなすチャッキ弁４０は、図１に示したように大径の主チャッキ弁体４１と小径の副チャッキ弁体４５との二体構造として構成され、副チャッキ弁体４５は、主チャッキ弁体４１の弁座４４の中心軸Ａに略一致するように同軸上に配置されている。

主チャッキ弁体４１は、第１バネ４２により閉弁状態を維持する方向、つまり弁座４４の方向に付勢されている。
一方、副チャッキ弁体４５は、主チャッキ弁体４１の弁座４４の中心に形成された貫通孔４３に当接する球体で構成され、第２バネ４７、より詳細には上流側が小径のコーン型コイルバネの先端に支持され、上流側つまり閉弁方向に主チャッキ弁体４１よりも低い圧力で開弁できる程度に常時付勢されている。

副チャッキ弁体４５の下流側には噴出ノズル５０が連通され、その先端はノズル筒先部１０と胴部２０との境界近傍まで延びるディフューザ管５１の上流側の開口部に対向させて両者の境界に陰圧が発生するように陰圧発生領域が形成されている。すなわち噴出ノズル５０とディフューザ管５１との対向領域が陰圧発生領域５５、つまり陰圧発生手段を構成している。陰圧発生領域にはエア管５２の後端、つまり主弁側と、自動閉弁機構３０とが連通されていて自動閉弁機構のダイヤフラムに陰圧を作用させることが可能なようになっている。

この実施例において、給油レバー２２を引き上げてレバーガード２３のノッチに係止させると、主弁２３が開弁される。これにより液の圧力が主チャッキ体弁４１、及び副チャッキ弁体４５に作用するから、これら主、副チャッキ弁体４１、４５はそれぞれバネ４２、４７に抗して開弁され、主チャッキ弁体４１の外側を通過した液は胴部２０とベンチュリ管５１との間を通過しノズル筒先部１０に流れ込み給液が開始される。

副チャッキ弁体４５を通過した液は、噴出ノズル５０から高速でベンチュリ管５１に吐出し、ここの陰圧発生領域に陰圧を発生させる。しかし今の場合は、エア管５２の先端５３（ノズル筒先部側）が大気に連通されているため、自動閉弁機構３０には陰圧が作用せず開弁状態を維持する。

ところで大流量での給油時には副チャッキ弁体４５を大量の液が通過してこの液の流れによる圧力とバネ４７の弾性とにより副チャッキ弁体４である球体は流れ方向に直交する方向に揺動しようとする。
ところが図１、図３Ａ〜図３Ｃに示したように副チャッキ弁体４５の周囲、つまり内壁４８には副チャッキ弁体４５が作動中ガイド可能な程度の長さ、つまり流れ方向の移動範囲をカバーできる長さＬの案内板６０，６０，６０，６０が少なくとも３本（本実施例では４本）流路の内周４８に等角度で配置されていて軸線Ａに垂直な方向への揺動が可及的に制限される。

同時に、副チャッキ弁体４５を通過する流れは案内板６０，６０，６０，６０の軸線Ａ方向に対して角度θの捻りにより螺旋状（トルネード状）の流れＣに変流されて噴出ノズル５０、ベンチュリ管５１を流れるため断面方向に可及的に一定の密度で流れる（図４）。これにより、陰圧発生領域にも液が一定の流速で流れ込むため安定した負圧が発生する。

給油が進行してノズル筒先部１０にタンクの液が到達すると、エア管５２の先端５３が液により封止されて空気の流入がなくなるため、陰圧発生領域の負圧が急激に増大し、自動閉弁機構３０が作動して主弁２３を閉弁させて給油を自動的に停止する。

他方、小流量で追加給油を行うために給油レバー２２の操作量で主弁２３の開度を絞ると、主チャッキ弁体４１を開弁させる圧力は作用しないものの副チャッキ弁体４５が開弁して陰圧発生領域には陰圧が発生するもののエア管５２の先端５３が大気に開放されているので自動閉弁機構３０には負圧が作用せず主弁２３は開弁状態に維持される。

この状態においても大流量での給液時と同様に副チャッキ弁体４５の周囲に少なくとも３本の周方向に均等に配置された案内板６０，６０，６０，６０により副チャッキ弁体４５は流れに直交する方向への揺動は抑制される。

同時に弁体を通過する流れは案内板により螺旋状（トルネード状）の流れＣに変流されノズル５０、ディフューザ管５１を流れため断面方向に均質な密度で流れる。
給油が進行して満タンとなり、空気管５２の先端５３がタンクの液に浸漬されると、空気管５２の流路抵抗が大きくなるため陰圧発生領域の負圧が大きくなる。この増大した負圧により自動閉弁機構３０が作動して主弁２３を確実に閉弁させることができる。

図５は本発明の第２実施例を示すものであってこの実施例においては副チャッキ弁体６１を構成する球体の外周に周方向に均等に少なくとも３個の案内部材である案内板６２，６２，６２が設けられている。これらの案内板６２，６２，６２は軸線に対して一定の角度をなすように捻られて配置されている。なお、図中符号６３はバネ４７の先端（小径側）に契合する突部を示す。

この実施例によれば液の圧力を受ける副チャッキ弁体６１は、流れに直交する力を受け揺動しようとしても案内板６２，６２，６２により流れに直交する運動が規制され、同時に副チャッキ弁体６１の外周を通過する流れは案内板６１，６１，６１に沿って流れる。これにより螺旋状（トルネード状）に変流されて噴出ノズル５０、ディフューザ管５１を流れるため断面方向に可及的に一定の密度で流れる。
したがって、この実施例においても流量にかかわりなく陰圧発生領域５５に安定した陰圧を発生させることができる。

なお、表中、〇印は陰圧の発生具合が良好なことを示す。
噴出ノズル５０、ディフューザ管５１への流れを旋回させることの効果を実機の副チャッキ弁４５に相当するモデルを用いて測定したところ表１に示すような結果となった。
すなわち、液を旋回させるための案内部材は、流路内に配置する場合の捻り角度は３０゜〜９０°が、また小球に一体形成する場合の捻り角についても３０゜〜９０°が好ましい。

上記実施例では、車両の燃料タンクに燃料を供給する場合について説明したが、液のレベルを検出して自動的に停止する給液装置のすべてに適用可能である。

１０ ノズル筒先部 ２０ 胴部 ２１ 給油ホース接続部 ２２ 給油レバー ２３ 主弁 ２５ 主弁バネ ３０ 自動閉弁機構 ３１ ダイヤフラム ３２ バネ ４０ チャッキ弁 ４１ 主チャッキ弁体 ４２ 第１バネ ４３ 貫通孔 ４６ 副チャッキ弁体 ４７ 第２バネ ４８ 内壁 ５０ 噴出ノズル ５１ ディフューザ管 ５５ 陰圧発生領域 ６０ 案内板 ６１ 副チャッキ弁体 ６２ 案内板

Claims (5)

1. 給油レバーにより開弁される主弁と、前記主弁の下流側に配置されて前記主弁を通過した液の圧力により開弁するチャッキ弁と、一端がノズル筒先部に連通するエア管と前記チャッキ弁の下流側に設けられた陰圧発生領域とに連通し所定の陰圧を受けて前記主弁を閉弁させる自動閉弁機構とを備え、前記チャッキ弁が大径の主チャッキ弁体と、前記主チャッキ弁体の中心軸上に位置する小径の副チャッキ弁体とにより構成され、前記副チャッキ弁体の下流側に前記陰圧発生領域が配置されている給油ノズルにおいて、
   前記副チャッキ弁体の弁体を構成する球体は下流側に配置されたバネにより弁座に常時付勢されると共に副チャッキ弁体の弁座の下流の流路内にトルネード状の流れを発生させる案内部材が配設されている自動満タン給油用ノズル。
2. 前記案内部材は、球体の径方向への移動を抑制するアダプタとして前記副チャッキ弁体の近傍の流路内に配置されている請求項１に記載の自動満タン給油用ノズル。
3. 前記案内部材は前記球体の外周に設けられている請求項１に記載の自動満タン給油用ノズル。
4. 前記案内部材は前記副チャッキ弁体を通過した流れを旋回させるように捻られている請求項２又は３に記載の自動満タン給油用ノズル。
5. 前記球体の一端に前記バネに係合する凸部が形成されている請求項３に記載の自動満タン給油用ノズル。

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