JP2022112203A - 燃料タンク用制御弁 - Google Patents

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Abstract

【課題】エンジンパージによるサブフロートと他部材との衝突音低減と、燃料液面の動的変位に対する応答性向上とを両立させる燃料タンク用制御弁を提供する。【解決手段】ケーシングと、前記ケーシング内に設置されたメインフロートと、上面で前記ケーシングの底部を構成し、上面の周縁から下方に立設された周壁部とから形成された第1気体貯留室を有するプレートと、前記プレート上に上下動可能に配設されたサブフロートとを有し、前記サブフロートに対して、前記第1気体貯留室の気体供給孔を含む前記上面の一部と前記周壁部から離間した隔壁部とから第2気体貯留室を内設し、前記ケーシングと前記周壁部との間に燃料タンクからの燃料の流入を許容するクリアランスを有し、さらに、前記上面が、前記サブフロートが着座したときに、前記気体供給孔から気体が流入可能な流入空間を形成する凸状の着座部を有する燃料タンク用制御弁を提供する。【選択図】図2

Description

本明細書における開示は、自動車の燃料タンクに搭載される燃料タンク用制御弁に関するものである。
自動車の燃料タンクは、揺動時、横転時、給油時などの燃料漏れ防止、および満タン時の液位規制、燃料蒸気(エバポガス)の通気、燃料タンク内の圧上昇制御、過給油防止などを目的として、燃料タンク用制御弁をそなえる。
燃料タンク用制御弁は、燃料タンク内部に取り付けられたケーシングと、前記ケーシング内に設置され、燃料に対して浮力を有するフロート(単一のフロートからなるものと、メインフロートおよびサブフロートからなるものとがある。)とから構成される。たとえば、前記2つのフロートからなる燃料タンク用制御弁の場合、前記ケーシングは、前記燃料タンクと前記燃料タンクの内部で発生するエバポガスを吸着するキャニスタとを連通する通気路に上部が接続されている。前記メインフロートが、閉弁したときは、比較的長時間閉弁状態を維持する。前記ケーシング内において、前記メインフロートより下部に設置された前記サブフロートは、車両の旋回走行時や1回目給油のオートストップ時に燃料に浮いて閉弁する。1回目の給油終了時には、前記閉弁状態のサブフロートを浮上させている気体が抜けて開弁状態になる(たとえば、特許文献1参照)。
燃料タンク用制御弁は、前記構成により、燃料タンクを搭載した車両が、給油直前に旋回走行等を行って、燃料タンク内の液面が大きく揺動しても、給油が可能であり、かつ、初回給油時に給油口から燃料が溢れ出すことを防止することが可能となる。すなわち、前記燃料タンク用制御弁は、前記燃料液面の動的な変化に対して、良好な追従構造を有する。
ところで、前記サブフロートは、燃料の液面に応じて移動するほか、気体の流れに応じて移動することもある。たとえば、最初のオートカットを実現するために、燃料の液面に応じて燃料通路を閉じるほか、エバポガスの流れに応じて移動することがある。このとき、蒸気処理装置の負圧の導入、解放(エンジンパージ)を繰り返すことにより、負圧が脈動的に変動すると、サブフロートも前記負圧の影響を受けて上下に移動し、他の部材と衝突する。そして、衝突音が連続して発生するため、運転者は、衝突音によって車両の故障を誤認し、あるいは運転操作への注意が散漫となり、さらには、繰り返しの衝突によって衝突箇所の破損を招くおそれもある。
そこで、従来、前記サブフロートと、前記サブフロートが開弁状態のときに着座するプレートとの間に前記サブフロートの上下動に連動して容積が変動する容積室と、前記プレートから前記容積室に気体を供給する貫通穴および燃料の流入を許容する制御隙間(クリアランス)から構成される流量調整機構とを有し、前記クリアランスにより、前記容積室が、ダンパとして機能する燃料タンク用制御弁が開示されていた(たとえば、特許文献2参照)。
この構成によれば、前記クリアランスは、燃料の流れを制限する程度の狭い隙間を形成することにより、前記容積室への燃料の流入および前記容積室からの燃料の流出を制御する。したがって、前記サブフロートは、前記クリアランスによって、前記燃料タンク内の液面の変動と前記サブフロートの変動との間に位相差が生じ、前記容積室からの燃料の排出を制限し、前記サブフロートの閉弁状態から開弁状態への動作に遅れを与えるダンパ構造となっている。これにより、前記サブフロートの過敏な開閉が抑制され、前記衝突音が抑制される。
特開2013-82427号公報 特開2019-124202号公報
しかし、前記ダンパ構造によって、車両の旋回走行などによる急激な燃料液面の揺動時、すなわち、動的に燃料液面が変位した場合、前記サブフロートが適時に反応しないため、燃料タンク用制御弁が、所定の機能を発揮しなくなるという不都合が生じる場合がある。
図13は、従来の燃料タンク用制御弁のサブフロート301およびプレート401を模式的に示した図である。図13(A)では、車両の旋回走行などにより、燃料タンク内の燃料Fが揺動して、プレート401の気体貯留室405に侵入した状態を示している。たとえば、給油時の場合であれば、燃料液面は、図13(A)の状態と異なり、水平に上昇し、気体貯留室405の気体が押し上げられて、気体供給孔403から、サブフロート301側に供給される。供給された気体によって、サブフロート301は、液面に対して浮上し閉弁するように作用する。
しかし、前記旋回走行などによって、燃料Fが揺動すると、急激に燃料Fが気体貯留室405に流入し、サブフロート301が浮上する前に、液面F1の一部がサブフロート301から、貫通孔302を介してメインフロート(図示せず)側の位置まで上昇する。また、クリアランス404やその他の燃料流入路(図示せず)からも、燃料Fは前記メインフロート側に侵入する。この場合、気体貯留室405内の残存気体Rの量は、前記流入してきた燃料Fに排除され、非常に少なくなる。そして、図13(A)のように、気体供給孔403近傍に残存気体Rが存在しなくなった場合は、サブフロート301側に気体を供給することができないため、サブフロート301は、浮力を得ることができず、閉弁することができない。
なお、前記のとおり、サブフロート301が閉弁できない場合、プレート401側の着座部402に着座した状態になる。着座部402の上面は、図13(B)に示すように、中央に開口された気体供給孔403以外は、サブフロート301と面接触するフラットな平面で形成されている。したがって、サブフロート301が着座部402に着座した場合、サブフロート301と着座部402とは、気体供給孔403を除き、面接触状態になる。そして、前記説明のように、残存気体Rが少ない状態で、前記面接触状態になると、サブフロート301側に気体が供給されない状態が維持され、前記ダンパの抵抗が大きくなり、サブフロート301の応答性が悪くなる。特に、前記面接触するサブフロート301と着座部402の面に燃料が付着している状態で、サブフロート301が着座すると、表面張力によって両面が吸着するため、サブフロート301側に気体が供給されても、離座するまでに時間を要し、サブフロート301の応答性の低下を招くおそれがあった。
以上のとおり、衝突音対策として、ダンパ構造を設けると、動的に燃料液面が変位する場合に、サブフロートの応答性が悪くなり、サブフロートの閉弁作用が悪化するため、燃料タンク用制御弁の外(燃料タンク内)の液面と燃料タンク用制御弁内部の液面が急激に同水位になるおそれがある。
そして、前記燃料タンクを搭載した車両が連続旋回し、前記メインフロートが反応して閉弁状態が保持されると、燃料タンク内で発生するエバポガスが前記キャニスタに排出できずに充満して内圧が上昇し、燃料タンクの変形さらには破裂を招くおそれがあった。
また、旋回直後で前記メインフロートが閉弁状態の場合、燃料タンク用制御弁が満タン状態と同じ作動となるため、燃料タンクが満タンではないのにもかかわらず、給油ができないという不都合が生じる場合がある。
一方、前記燃料タンクを搭載した車両が連続旋回して、メインフロートが反応する前(すなわち、閉弁する前)に、燃料が、前記ケーシングの上部に接続されている通気路に流出し、前記キャニスタに到達する可能性もある。この場合、燃料が急激にキャニスタに到達すると、キャニスタの吸着許容量を超え、キャニスタ性能を急激に劣化させる可能性があった。
前記ダンパ構造は、前記衝突音の課題を解決するが、前記動的な燃料液面の変位がある場合、前記サブフロートの応答性を低下させる原因となる。すなわち、前記ダンパ構造と前記追従構造とはトレードオフの関係にある。なお、図13では、メインフロートとサブフロートとの2つのフロートから構成される燃料タンク用制御弁の課題について説明したが、単一のフロートで構成される燃料タンク用制御弁についても、ダンパ構造を有する場合、上記説明同様、動的な燃料液面の変位に対して応答性が低下するという課題がある。
そこで、本明細書における開示は、上記課題を解消させるためのものであり、前記衝突音の低減と前記燃料液面の動的な変位に対する応答性の向上とを両立させる燃料タンク用制御弁を提供することを目的とする。
本明細書における開示の一つの局面は、上記目的を達成させるために、車両用の燃料タンクの内部に設置され、上部が、前記燃料タンクに連通する通気路と接続されたケーシングと、
前記ケーシング内部に設けられた弁座部と、
前記弁座部よりも、前記ケーシングの下部方向で、前記弁座部に対向配置されたプレートと、
前記プレートの周縁から、前記下部方向に立設した周壁部と、
前記プレートと前記周壁部とから形成された第1気体貯留室と、
前記プレートの前記弁座部に対向する面上に開口され、前記第1気体貯留室から前記プレートと前記弁座部との間に形成された容積可変空間に気体を供給可能な気体供給孔と、
前記ケーシングと前記周壁部との間に形成され、前記燃料タンクの燃料が流入可能なクリアランスと、
前記クリアランスから流入する燃料に対して浮力を有するとともに、前記気体供給孔から供給される気体の補給によって前記容積可変空間で浮上し、前記弁座部に着座可能に設けられたフロートと、
前記フロートに開口され、前記着座によって、前記クリアランスからの燃料の流入が抑制され、前記浮力の低下とともに、前記容積可変空間に供給された気体を前記弁座部より前記上部側に排出可能とする貫通孔と、
前記気体供給孔を含む前記プレートの一部と、前記周壁部と並列に離間して立設された隔壁部とから形成され、前記第1気体貯留室に内設された第2気体貯留室と、を有し、
前記フロートの前記弁座部への離着座により、前記ケーシング内部の燃料流路の開閉を制御する燃料タンク用制御弁を提供する。
この構成によれば、ダンパ構造となる前記クリアランスを保持しつつ、前記第2気体貯留室を形成することにより、動的に燃料液面が変位しても、前記気体供給孔直下の気体が残存し、前記サブフロートに気体を供給することができ、前記燃料液面の変位に追従してサブフロートを閉弁することができる。
本明細書における開示の別の局面は、前記プレートの上面が、前記サブフロートが着座したときに、前記気体供給孔から気体が流入可能な流入空間を形成する凸状の着座部を有する燃料タンク用制御弁を提供する。
この構成によれば、前記サブフロートが、前記プレートに着座した状態でも、前記第2気体貯留室から、気体供給孔を介して前記サブフロート側に気体が供給される場合に、前記流入空間が形成されているため、速やかに前記サブフロートを浮上させる気体を供給することができる。また、前記流入空間を形成することによって、前記サブフロートと前記プレートとの間の接触面積が小さくなるため、前記サブフロートと前記着座部とが面接触することで生じる表面張力を低減することができる。
さらに、本明細書における開示の別の局面は、前記第2気体貯留室が、前記気体供給孔を含む前記上面の一部と前記周壁部から離間した隔壁部とから形成され、前記クリアランスが、前記ケーシングと前記周壁部との間に形成され、さらに、前記プレートの上面が、前記サブフロートが着座したときに、前記気体供給孔から気体が流入可能な流入空間を形成する凸状の着座部を有する燃料タンク用制御弁を提供する。
この構成によれば、前記第1気体貯留室内に第2気体貯留室を内設し、かつ、前記流入空間を有する着座部を有するため、動的な燃料液面の変位に対しても、前記第2気体貯留室から前記サブフロート側に気体を供給し、前記サブフロートは、前記着座部との間に、前記流入空間が形成されているため、前記気体の供給を受けて、良好な応答性でサブフロートの閉弁作用を得ることができる。
本明細書で開示する燃料タンク用制御弁は、前記衝突音の低減と前記燃料液面の動的な変位に対する応答性の向上とを両立させることができるという効果を奏する。
図1は、燃料タンクの模式的側断面図である。 図2は、燃料タンク用制御弁の構成概要を示す模式的側断面図である。 図3は、メインフロートとサブフロートをそなえた燃料タンク用制御弁の側断面図である。 図4は、第1実施形態にかかる燃料タンク用制御弁のプレートおよびサブフロートの作用を示す模式的側断面図である。 図5は、第1実施形態の第1変形例を示した図であり、(A)はプレートの底面斜視図、(B)はプレートの模式的底面図である。 図6は、第1実施形態の第2変形例を示した図である。 図7は、第1実施形態の第3変形例を示した図である。 図8は、第1実施形態の第4変形例を示した図である。 図9は、第1実施形態の第5変形例を示した図である。 図10は、第2実施形態にかかるプレート及びサブフロートを示す図であり、(A)はプレートの上面斜視図、(B)はプレートの側断面図である。 図11は、プレート上面に形成された凸状の着座部の変形例を示した上面図であり、(A)は第1変形例の上面図、(B)は第2変形例の上面図、(C)は第3変形例の上面図である。 図12は、第3実施形態にかかるプレート及びサブフロートの模式的側断面図である。 図13は、従来の燃料タンク用制御弁のサブフロートおよびプレートを模式的に示した図であり、(A)は、揺動時に燃料がサブフロートおよびプレートに侵入した状態を示した側断面図、(B)は、着座部の上面図である。
以下、図面を参照しながら本明細書による開示を実施するための形態を説明する。先に説明した実施形態に対応する構成要素を後続の実施形態が有する場合には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。また、各実施形態において構成の一部のみを説明している場合、当該構成の他の部分については先行して説明した実施形態の参照符号を使用する場合がある。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示していない場合でも、特に当該組み合わせに支障が生じなければ、実施形態同士を部分的に組み合わせることも可能である。また、図中の各部材の大きさは、説明を容易とするため適宜強調されており、実際の寸法、部材間の比率を示すものではない。さらなる適用可能分野は、本明細書の説明から明らかとなる。本概要の説明および具体例は単に例示の目的を意図しており、本開示の範囲を限定することを意図していない。
<燃料タンク>
図1は、燃料タンク用制御弁1が装着された燃料タンクTの模式的側断面図である。燃料タンクTは、内部にポンプユニットPを設置し、燃料タンクT内の燃料Fは、ポンプユニットPによってエンジン系Eに供給される。
燃料タンクTには、給油ノズルNから、給油口を介して燃料Fが供給される。また、燃料タンクT内部で燃料Fから発生したエバポガスも、燃料タンク用制御弁1から通気路Vを介してキャニスタCに送り込まれる。
キャニスタCに導入されたエバポガスは、キャニスタC内部の吸着材に一時的に吸着された後に、予め定めた運転条件を満たすときに、パージラインLを通って燃料成分がエンジン系Eに供給される。キャニスタCからエンジン系Eへの前記燃料成分は、電子制御ユニットUで制御された負圧切換弁Sによって、流量を調整して供給される。
<燃料タンク用制御弁の構成概要>
図2は、本明細書で開示する単一のフロートを有する燃料タンク用制御弁1の構成概要図(側断面図)である。燃料タンク用制御弁1は、ケーシング111と弁座部112とプレート113とフロート119とを有する。
ケーシング111は、燃料タンクTの内部に設置され、ケーシング111の上部が、燃料タンクTに連通する通気路Vに接続されている(図示せず)。
弁座部112は、ケーシング111の内部に設けられている。プレート113は、弁座部112よりも、ケーシング111の下部方向であって、弁座部112に対向配置されている。
プレート113は、周縁からケーシング111の前記下部方向に立設された周壁部114を有する。本実施の形態では、プレート113および周壁部114を一体成型したものを示しているが、両者別体のものを接合した形態であってもよい。プレート113と周壁部114とから第1気体貯留室115が形成される。
プレート113の弁座部112に対向する面上に、気体供給孔117が開口されている。気体供給孔117は、第1気体貯留室115から、プレート113と弁座部112との間に形成された容積可変空間116に気体を供給する。
フロート119と周壁部114との間にクリアランス118が形成されている。クリアランス118は、後述するように、燃料タンクTの燃料Fが流入可能な流量制御機構である。
フロート119は、ケーシング111内の燃料Fの液面上昇によって浮力を発生するとともに、クリアランス118と気体供給孔117から容積可変空間116へ供給される気体の補給によって容積可変空間116で浮上し、弁座部112に着座可能に設けられている。フロート119には、貫通孔120が開口されている。フロート119は貫通孔120により容積可変空間116に供給された気体を弁座部112より前記上部側に排出する。これによりフロート119は浮力を失い弁座部112より離座可能にもうけられている。容積可変空間116で、図2の両矢印で示すように、浮上または沈下する。
第1気体貯留室115内には、周壁部114と並列に離間して隔壁部121が形成されている。気体供給孔117を含むプレート113の一部と隔壁部121とで、第1気体貯留室115内に第2気体貯留室122が内設されている。
気体供給孔117が開口されたプレート113の面上には、前記浮力の低下によってフロート119が着座したときに、気体供給孔117から気体が流入可能な流入空間124を形成する凸状の着座部123が設けられている。すなわち、図2の矢印で示すとおり、第2気体貯留室122に貯留されている気体は、気体供給孔117から流入空間124を介して容積可変空間116に供給される。
以上のとおり、燃料タンク用制御弁1は、フロート119の弁座部112への離着座により、ケーシング111内部の燃料流路の開閉を制御する。
<メインフロートとサブフロートを備えた燃料タンク用制御弁>
図3は、本明細書で開示する燃料タンク用制御弁2の側断面図である。以下、図3を使って、燃料タンク用制御弁2の構成および作用を説明する。
燃料タンク用制御弁2は、ケーシング21、メインフロート22(上部フロートに該当)、容器体23、収容体24、プレート25およびフロートから構成される。以下、フロートは、メインフロート22に対して、サブフロート26という。
ケーシング21は、ケーシング上部21Aと収容体24に結合されたケーシング下部21Bとから構成される。ケーシング上部21Aは、図1で説明した燃料タンクT内部において、給油時の液面上限レベルH(いわゆる満タンレベル)より上に位置するように配設されている。ケーシング21は、中空の筒状体である。ケーシング上部21Aの上端(燃料タンクTの天井面側)は、図1で説明した燃料タンクTとキャニスタCとを連通する通気路Vの一端が接続される。
ケーシング上部21Aは、図示しないフランジに連結され、燃料タンクTに設置されるが、前記フランジとの間はOリング21Fで密封されている。ケーシング上部21A側面で、Oリング21Fよりも下方に連通孔21Eが設けられている。連通孔21Eは、ケーシング21内部と外部(燃料タンクT内)とを連通する。連通孔21Eは、ケーシング上部21A外部への燃料Fの排出およびケーシング上部21A内部への気体の供給を可能とする。
ケーシング上部21Aの上端には、ガイド部21Cととともに、リリーフ弁21Gが設けられている。リリーフ弁21Gは、燃料タンクT内の圧力が所定値より高くなると開弁し、燃料タンクT内のエバポガスを通気路V側に放出する。
上昇流路21Hは、ケーシング21と容器体23との間に形成されている。ケーシング下部21Bから侵入してくる燃料Fは、上昇流路21Hを図中矢印で示す方向に向かって通過し、容器体23に導入される。
メインフロート22は、ケーシング上部21Aの内部に設置された容器体23内に流入した燃料Fに対して浮上する方向、すなわち、容器体23の軸方向に移動可能に収納されている。
メインフロート22は、連結機構22Eを介して、上部に、断面形状が逆T字状のホルダ22Aを有する。すなわち、ホルダ22Aは、ガイド部21C方向に突出し、ガイド部21Cに挿入可能な凸部22Bと、凸部22Bの下部で、メインフロート着座部21Dに着座可能な台座部22Dとを有する。台座部22Dは、メインフロート着座部21Dに着座するときに、台座部22Dとメインフロート着座部21Dとの間を密封するシール材22Cを保持する。
メインフロート22が浮上して、シール材22Cが、メインフロート着座部21Dに着座すると、シール材22Cが流路22Gを遮断して、メインフロート22は、閉弁状態(図2の点線の閉弁時メインフロート位置211の状態)となる。一方、メインフロート22が沈下して、台座部22Dが、メインフロート着座部21Dから離座すると、シール材12Cが流路22Gを開放して、メインフロート12は、開弁状態となる。
なお、メインフロート22と容器体23との間には、メインフロート22を前記閉弁する方向に付勢して、前記浮上させる浮力を補うスプリング22Fが設置されている。
上記のとおり、メインフロート22は、ケーシング下部21Bからケーシング21の内部に侵入する燃料Fの液面の上下動に追従して、通気路Vが接続されたケーシング21の流路22Gを開閉する。
容器体23は、メインフロート22をケーシング上部21Aの内部で収納し、メインフロート22の上下動を許容する上端開口23Aを有し、燃料Fを貯留可能な有底のカップ形状である。上端開口23Aは、連通孔21Eとほぼ同じ高さに位置している。容器体23は、燃料Fが上昇流路21Hを通過して上端開口23Aに到達すると、上端開口23Aから燃料Fを内部に導入するように形成されている。
容器体23は、容器体側面23Bに設けられた側面排出孔23Cと、容器体底面23Dに設けられた底面排出孔23Eとを有する。側面排出孔23Cは、上端開口23Aから前記導入された燃料Fが、側面排出孔23Cの高さに達すると、燃料Fを容器体23の外部に排出を可能とする。容器体底面23Dは、中心の底面排出孔23Eに向かって下り傾斜を有する漏斗状に形成されている。容器体23は、内部で容器体底面23D上を転動自在な球体23Fを有する。球体23Fは、静止状態では底面排出孔23Eを閉塞し、揺れを感知すると、転動し、底面排出孔23Eを開放する。底面排出孔23Eは、球体23Fの転動によって開放されると、側面排出孔23Cの高さよりも低い位置に残存する燃料Fを容器体23の外部に排出する。
以上のとおり、側面排出孔23C、底面排出孔23Eおよび球体23Fは、容器体23に貯留された燃料Fを排出する排出手段である。
収容体24は、容器体底面23Dに対して、ケーシング下部21B方向に離隔して対向する収容体上端24Aおよび燃料Fの侵入を許容する収容体下端24Bの双方が開口され、ケーシング下部21Bと係合機構(スナップフィット)で係合されてケーシング21の下部を形成する。本実施の形態では、前記係合機構によって、ケーシング下部21Bと収容体24とが係合されているが、両者が連結されていればよく、前記係合機構に限定するものではない。また、ケーシング21と収容体24とは一体成型し、全体でケーシング21としたものであってもよい。
本実施の形態では、収容体24は、収容体上端24Aの周縁が、突縁状に形成され、前記係合機構を構成する。また、前記突縁状の周縁の下方から、ケーシング下部21Bの内部方向に向かって後述するサブフロート26の閉弁時の弁座部24Cが形成されている。なお、収容体上端24A(弁座部24C)と後述するプレート25との間の空間は、サブフロート26が上下動自在に仕切る容積可変空間24Dが形成されている。
プレート25は、上面25Aの周縁からケーシング下部21B、すなわち、燃料タンクT内の液面上限レベルH方向に向かって周壁部25Bが立設され、全体で逆カップ状に形成されている。上面25Aと周壁部25Bとから形成されている空間は、第1気体貯留室25Cになっている。なお、本実施の形態では、周壁部25Bは、前記立設方向の下端から、周壁部25Bの外側方向に折り返して断面U字状の嵌合溝25Fが付設されている。
また、プレート25は、燃料タンクTから収容体24の内部に前記燃料の侵入(図中の矢印の燃料侵入経路25Kからの燃料の侵入)を許容するクリアランス25Eをそなえ、上面25Aを収容体下端24Bの開口に配され、ケーシング下部21Bの底部を構成する。本実施の形態では、収容体下端24Bと上面25Aとは、ケーシング下部21Bと収容体24との連結手段同様、係合機構(スナップフィット)で連結しているが、連結手段はこれに限定しない。
上面25Aは、第1気体貯留室25Cの気体を収容体24の内部(サブフロート26)に供給する気体供給孔25Dを有する。
本実施の形態では、第1気体貯留室25Cは、気体供給孔25Dを含むプレート25(上面15A)の一部と周壁部25Bと並列して離間した隔壁部25Gと第2気体貯留室25Hを内設する。また、クリアランス25Eは、サブフロート26と周壁部25Bとの間に形成されている。
上面25Aは、収容体24側、すなわち、弁座部24Cと対向する面上に、サブフロート26が着座する開弁時の着座部25Iを有する。サブフロート26が着座部25Iに着座した場合に、上面25Aとサブフロート26との間に、気体供給孔25Dに通じる流入空間25Jが形成される。
なお、図3で開示するプレート25は、前記説明のとおり、隔壁部25Gおよび第2気体貯留室25Hを有し、かつ、流入空間25Jを有する形態であるが、本明細書で開示する燃料タンク用制御弁2は、後述するとおり、いずれか一方のみを有する形態もある。
サブフロート26は、収容体上端24Aと上面25Aとの間に配設され、クリアランス25E及び燃料侵入経路25Lから侵入する燃料Fの液面の上下動に追従し、上下動自在に仕切って容積可変空間24Dを形成する。
サブフロート26は、本実施の形態では、サブフロート本体26Aとサブフロート外周部材26Cとサブフロートシール材26Bとから構成されている。
サブフロート本体26Aは、サブフロート26の中心を成し、収容体上端24Aの弁座部24Cおよびプレート25の着座部25Iに各々相対向する。着座部25Iとの対向面側は、一時的に気体を溜める複数のセルを有する。前記セルは、本実施の形態では、サブフロート本体26Aの天板状の平面材に径の異なる同心円状の空間を仕切る周壁を設けたものである。(図2では、断面櫛歯状のセル群を形成している。)
サブフロート外周部材26Cは、サブフロート本体26Aの外縁に延設されている。サブフロート外周部材26Cは、中央にサブフロート本体26Aを装着する嵌挿穴を有する。前記嵌挿穴の縁部は、周状突縁が形成されている。サブフロート本体26Aは、最外縁の前記周壁が、前記平面材の縁部よりも内側に形成され、前記最外縁の周壁と前記平面材の縁部とで断面逆L字状の段部を形成している。サブフロート外周部材26Cの前記嵌挿穴にサブフロート本体26Aを嵌挿し、前記段部を形成する平面材の縁部が、サブフロート外周部材26Cの前記周状突縁上に載置され、係合機構によって固定される。サブフロート外周部材26Cの前記周状突縁およびサブフロート本体26Aの前記平面材の縁部は、前記載置されることにより、周溝を形成する。また、サブフロート外周部材26Cは、前記平面材の縁部から段差を設けて径方向に張り出し、切り欠き状の肩部を形成する。前記肩部の上に、前記周溝に環装されたサブフロートシール材26Bが装着される。
サブフロート本体26Aに延設されたサブフロート外周部材26Cの上面25Aとの対向面は、サブフロート本体26A同様、前記セルが、サブフロート本体26Aのセルと連続的に配列される。サブフロート外周部材26Cの最外の周壁は、前記セルを構成する他の周壁よりも、下方に延出し、プレート25の嵌合溝25Fおよびクリアランス25Eに環状遊嵌される。
サブフロート26は、プレート25側に蓄えられ、サブフロート26に浮力を与える気体を収容体上端24A側に抜いて、プレート25側から燃料Fを導入することを許容する貫通孔26Dを有する。したがって、貫通孔26Dは、サブフロート26の浮力減少手段を提供する。
サブフロート26は、クリアランス25Eからの燃料Fの侵入に伴って、第1気体貯留室25Cから、気体供給孔25Dを介して容積可変空間24Dに気体が供給されて浮上する。収容体上端24Aの弁座部24Cに到達して着座すると、閉弁し、ケーシング上部21Aへの燃料Fの侵入を遮断する(図2の点線の閉弁時サブフロート位置216で示した状態である)。
クリアランス25Eからの燃料Fの排出に伴って、容積可変空間24Dから、貫通孔26Dを介して前記供給された気体を収容体上端24A側に排出し、浮力が低減することによって上面15Aの着座部25Iに到達して着座すると、開弁し、ケーシング上部11Aへの燃料Fの侵入を許容する。
以下、給油時における燃料タンク用制御弁2の作動を説明する。給油前は、メインフロート22、サブフロート26ともに開弁状態である。給油を開始して、燃料Fの液面が、液面上限レベルHに達すると、クリアランス25Eは、細い隙間で形成されているため、燃料侵入経路25Lによって素早く液面が上昇する。サブフロート26は、前記液面の上昇にともなって、第1気体貯留室25Cから気体供給孔25Dを介して気体が供給され、浮力を得て容積可変空間24D内を浮上する。サブフロート26が、弁座部24Cに到達すると、弁座部24Cが閉塞され、閉弁状態となり、ケーシング上部21A側への燃料の侵入が阻止され、給油装置(図示せず)による給油を停止する初回オートストップ状態となる。
その後、燃料タンクT内の圧力を抜くため、連通孔21Eから気体が抜けて圧力が落ちると、前記侵入した燃料Fの液面が下がり、サブフロート26が、容積可変空間24D内を下降する。サブフロート26が、着座部25Iに到達すると、弁座部24Cが開放され、開弁状態になるとともに、貫通孔26Dからも気体が収容体上端24A側に抜ける。サブフロート26は、初回オートストップの閉弁後に、貫通孔26Dから気体が抜けた状態で、開弁すると、浮力を付与する気体がない状態で開弁状態となるため、サブフロート26は作動しない。
前記初回オートストップ後、給油を継続すると、燃料Fの液面は、収容体上端24Aを超えて、上昇流路21Hに侵入する。さらに、燃料Fは、上端開口23Aに到達すると、容器体23内に流入する。容器体23内に燃料Fが溜まると、メインフロート22が浮上し、メインフロート着座部21Dに到達すると、閉弁状態となり、所定の時間内は燃料タンク用制御弁2の内部圧力が保持され、給油不可となって、過給油を防止することができる。
容器体23内に溜まった燃料Fは、側面排出孔23Cから排出される。容器体23内の燃料Fの水位が、側面排出孔23Cより下になると、側面排出孔23Cからは排出できないが、車両が走行を開始すると、走行にともなう揺動で、容器体23内の球体23Fが転動し、底面排出孔23Eが開放されて、燃料Fが排出される。また、容器体23からの燃料Fの排出によって、メインフロート22は、浮力を失い、再び下降して、開弁状態となる。
次に、燃料タンク用制御弁2の異音対策機構の作動を説明する。エンジンパージの繰り返しによって、負圧が脈動的に発生し、燃料タンクTへ伝達されることで燃料タンク用制御弁2も影響を受け、サブフロート26が他部材と衝突する際に異音が発生する。
本明細書で開示する燃料タンク用制御弁2は、サブフロート26の浮力を制御するクリアランス25Eの流路を狭くすることによって、クリアランス25Eへの燃料F、気体の流入および流出に抵抗が生じるようにしている。すなわち、クリアランス25Eによって、前記脈動的な負圧の変動サイクルと、サブフロート26の上下動のスピードに位相差が生じる。この位相差は、サブフロート26を前記脈動的な負圧の変動に対して、緩慢に動くように制御し、前記衝突のエネルギーを低減させて、異音の発生を抑えることができる。サブフロート26が、可動シリンダとして作動し、プレート25が、前記可動シリンダに対して相対的に移動する固定ピストンとして作動するダンパとして機能する。
以下、本明細書で開示する燃料タンク用制御弁2の実施形態を説明する。(以下の実施形態は、燃料タンク用制御弁2のプレート25とサブフロート26を用いて説明するが、燃料タンク用制御弁1のプレート113とフロート119においても、同様の実施形態が適用可能である。)
<第1実施形態>
図4は、第1実施形態にかかる燃料タンク用制御弁2のプレート25およびサブフロート26の作用を示す模式的側断面図である。
図4は、燃料タンク用制御弁2を搭載した車両が、走行中に旋回した場合、サブフロート26が閉弁作動する前に、燃料Fが、急激に燃料タンク用制御弁2内部に侵入した状態を示している(車両揺動時の液面の状態を示している)。
クリアランス25Eから燃料Fの急激な侵入で、液面F1は、プレート25、サブフロート26に対して水平に揺動しない。そして、揺動する液面F1の最高到達点は、サブフロート26を超えて、メインフロート側に入り込む。しかし、図3で説明したとおり、サブフロート26は、ダンパ構造のため、急激な液面F1の変化に対して緩慢な動きとなり、直ちに閉弁作動しない。そして、前記車両が、連続旋回して、サブフロート26が開弁状態のまま燃料Fの侵入を阻止することができない状態が続くと、メインフロートが閉弁して燃料タンクT内の圧力が上昇し、変形、破損のおそれがある。
このとき、第1気体貯留室25C内にも、燃料Fが入り込むが、プレート25の気体供給孔25Dを含む上面25Aの一部と隔壁部25Gとによって、第1気体貯留室25C内に内設された第2気体貯留室25H内の残存気体Rが、気体供給孔25Dを含む空間に保持される。したがって、燃料Fが、サブフロート26を超えて、急激にメインフロート側に入り込んでも、残存気体Rが、気体供給孔25Dを介して、サブフロート26側に供給される。なお、クリアランス25Eは、第2気体貯留室25Hの外側に形成されている。
第2気体貯留室25Hからサブフロート26に供給された残存気体Rは、サブフロート26に浮力を付与するため、前記急激な燃料Fの侵入があった場合には、前記ダンパ構造を有していても、良好な反応性をもってサブフロート26を閉弁作動させることができる。
<第1実施形態の第1変形例>
図5は、第1実施形態の第1変形例を示した図であり、(A)はプレートの底面斜視図、(B)はプレートの模式的底面図である。
第1実施形態の第1変形例は、プレート25に設けられた隔壁部251Gで形成される第2気体貯留室251Hを円筒形状としている。車両の連続旋回などによって、燃料Fが、燃料タンク用制御弁2内部に上昇して侵入する方向は多様である。前記連続旋回による燃料Fの揺動は、第2気体貯留室251Hの内部において、あらゆる方向から、気体の損失および燃料Fの上昇が生じる。したがって、前記方向によって、気体の損失量、燃料Fの上昇速度の差異が生じ難くするために、第2気体貯留室251Hの内面は、曲面の方が好ましい。そこで、隔壁部251Gによって規制される第2気体貯留室251Hを円筒形状としている。
さらに、図5(B)で示す通り、周壁部251Bも円筒形とし、気体供給孔25Dを上面251Aの中心に設けて、第2気体貯留室251Hを構成する上面251Aの一部を上面251Aと同心円状に形成する。これにより、第2気体貯留室251H内において、隔壁部251Gから気体供給孔25Dまでの径方向の距離は、どの方向からでも等距離になる。したがって、前記連続旋回など、燃料Fが、燃料タンクT内で揺動する場合に、前記旋回などによる燃料Fの揺動の方向によって、第2気体貯留室251H内の気体の損失量に差異が生じにくく、安定的に、サブフロート26に気体を供給することができる。
<第1実施形態の第2変形例>
第2変形例は、図6で示すとおり、第2気体貯留室252Hを上面25Aの一部から隔壁部252Gを立設する前記下部方向(図6では図示しないケーシング21の下部方向)に向かって先細りとなる逆テーパ状に形成した形態である。第2気体貯留室252Hを前記逆テーパ状に形成することにより、第2気体貯留室252Hの上面25Aと対向する下端の開口面積が狭くなり、気体が抜けにくくなるとともに、気体供給孔25D近傍の容積が、前記下端の開口近傍の容積よりも相対的に大きくなる。したがって、サブフロート26に供給する気体を気体供給孔25D側に溜めやすくなり、前記動的燃料漏れの恐れがある場合でも、良好な反応性をもってサブフロート26に気体を供給することができる。
<第1実施形態の第3変形例>
第3変形例は、図7で示すとおり、第2気体貯留室253Hを形成する上面25Aの一部に対向する隔壁部253Gの前記下端の開口を第2気体貯留室253Hの内部空間方向にL字状に屈曲した形態である。隔壁部253Gの前記下端を前記L字状に屈曲することにより、第2気体貯留室252Hの上面25Aと対向する下端の開口面積が狭くなり、前記連続旋回などによって、燃料タンクT内で燃料Fが揺動しても、第2気体貯留室252H内部の気体を確保しやすくなり、安定的にサブフロート26に気体を供給することができる。
<第1実施形態の第4変形例>
第4変形例は、図8で示すとおり、隔壁部254Gの前記下方の開放端を周壁部25Bの前記開放端よりも、前記下方方向に突出させた形態である。隔壁部254Gの前記下端を前記突出させることにより、第2気体貯留室254Hの容積が大きくなり、第2気体貯留室254H内部の気体を確保しやすくなり、安定的にサブフロート26に気体を供給することができる。
<第1実施形態の第5変形例>
第5変形例は、図9で示すとおり、第2気体貯留室25Hを構成する上面25Aの一部に、気体供給孔25Dのほか、気体供給孔251Dおよび気体供給孔252Dを設けた形態である。第2気体貯留室25Hを構成する上面25Aの一部に、複数の気体供給孔25D、251Dおよび252Dを設けることにより、第2気体貯留室25H内部の残存気体Rが、前記連続旋回などで、たとえば、傾斜角度が急峻になっても、良好な反応性でかつ安定的にいずれかの気体供給孔からサブフロート26に気体を供給することができる。
<第2実施形態>
図10は、第2実施形態にかかる燃料タンク用制御弁2のプレート25およびサブフロート26を示す図であり、(A)はプレートの上面斜視図、(B)はプレートの側断面図である。
プレート25の上面25Aは、サブフロート26が着座したときに、気体供給孔25Dから気体が流入可能な流入空間25Jを形成する凸状の着座部25Iを有する。
サブフロート26が、プレート25の着座部25Iに着座した状態でも、気体貯留室25Cから、気体供給孔25Dを介してサブフロート26側に気体が供給される場合に、流入空間25Jが形成されているため、図10(B)の矢印で示したとおり、速やかにサブフロート26を浮上させる気体を供給することができる。
また、流入空間25Jを形成することによって、流入空間25Jを形成しない場合と比べて、着座部25Iとサブフロート26との間の接触面積が小さくなるため、サブフロート26と着座部25Iとが面接触することで生じる燃料による表面張力を低減することができる。したがって、前記車両が、連続旋回して、燃料Fがサブフロート26を超えて、急激にメインフロート側に入り込んでも、流入空間25Jによって、良好な反応性をもってサブフロート26を浮上させ、閉弁作動させることができる。
以下、図11を使って、第2実施形態の変形例を説明する。
<第2実施形態の第1変形例>
図11(A)は、第1変形例の着座部251Iの模式的上面図である。第1変形例は、気体供給孔25Dから、上面25Aの外周方向に向けて放射状に複数のリブを着座部251Iとして突設し、隣り合う前記リブの間を流入空間251Jとするものである。本変形例では、前記リブを周方向に等間隔で3つ形成しているが、リブの数、高さ、間隔は、これに限定する趣旨ではない。
<第2実施形態の第2変形例>
図11(B)は、第2変形例の着座部252Iの模式的上面図である。第2変形例は、気体供給孔25Dから、上面25Aの外周方向に向けて放射状に流入空間252Jを構成する複数のスリットを設け、隣り合うスリットの間が前記凸状の着座部252Iとなる。本変形例では、前記スリットを周方向に等間隔で3つ形成しているが、スリットの数、高さ、間隔は、これに限定する趣旨ではない。
<第2実施形態の第3変形例>
図11(C)は、第3変形例の着座部253Iの模式的上面図である。第3変形例は、上面25Aからサブフロート26方向に複数の柱状突起部を開弁時着座部253Iとして立設し、前記柱状突起部の間の空間を流入空間253Jとするものである。本変形例では、前記柱状突起部を周方向に等間隔で3つ立設しているが、柱状突起部の数、高さ、間隔は、これに限定する趣旨ではない。
<第3実施形態>
図12は、第3実施形態にかかるプレート25及びサブフロート26の模式的側断面図である。本実施形態は、プレート25が、実施形態1で説明した第2気体貯留室25を有するとともに、実施形態2で説明した流入空間25Jを形成する凸状の着座部25Iを有するものである。すなわち、燃料Fが、サブフロート26を超えて、急激にメインフロート側に入り込もうとしても、まず、第2気体貯留室25H内の残存気体Rを気体供給孔25Dから、サブフロート26側に供給することができ、かつ、前記供給された気体は、流入空間25Jに導入されて、サブフロート26を速やかに浮上させることができる。したがって、車両揺動状態になった場合に、前記ダンパ構造による閉弁作動の抵抗があっても、良好な反応性でサブフロート26を閉弁作動させ動的燃料洩れを防止することができる。
<その他の実施形態>
第3実施形態にかかるプレート25は、さらに、第2実施形態の第1変形例の複数のリブを前記開弁時着座部として突設し、隣り合う前記リブの間を前記流入空間としてもよい。また、第3実施形態にかかるプレート25は、第2実施形態の第2変形例の複数のスリットを前記流入空間とし、隣り合うスリットの間が前記凸状の着座部としてもよい。さらに、第3実施形態にかかるプレート25は、前記複数の柱状突起部を着座部として立設し、前記柱状突起部の間の空間を前記流入空間としてもよい。さらに、前記説明したその他の実施形態にかかる各プレート25は、実施形態1の第1変形例から第4変形例までのいずれかの第2気体貯留室をそなえたもの、または第5変形例の複数の気体供給孔を有するものであってもよい。
この明細書で開示された技術は、前記実施形態に制限されない。すなわち、例示的に示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。また、一つの実施形態と他の実施形態との間における部品、要素の置き換え、または組み合わせを包含する。さらに、開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示される技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内での全ての変更を含むものである。
T 燃料タンク
C キャニスタ
V 通気路
1、2 燃料タンク用制御弁
21、111 ケーシング
21A ケーシング上部
21B ケーシング下部
21C ガイド部
22 メインフロート
23 容器体
24 収容体
24C、112 弁座部
24D、116 容積可変空間
25、113 プレート
25A 上面
25B、114 周壁部
25C、115 第1気体貯留室
25D、117 気体供給孔
25E、118 クリアランス
25G、121 隔壁部
25H、122 第2気体貯留室
25I 着座部
25J、124 流入空間
25K 燃料侵入経路
26 サブフロート
26D、120 貫通孔
119 フロート

Claims (17)

  1. 車両用の燃料タンク(T)の内部に設置され、上部が、前記燃料タンクに連通する通気路(V)と接続されたケーシング(21、111)と、
    前記ケーシング内部に設けられた弁座部(24C、112)と、
    前記弁座部よりも、前記ケーシングの下部方向で、前記弁座部に対向配置されたプレート(25、113)と、
    前記プレートの周縁から、前記下部方向に立設した周壁部(25B、114)と、
    前記プレートと前記周壁部とから形成された第1気体貯留室(25C、115)と、
    前記プレートの前記弁座部に対向する面上に開口され、前記第1気体貯留室から前記プレートと前記弁座部との間に形成された容積可変空間(24D、116)に気体を供給可能な気体供給孔(25D、117)と、
    前記ケーシングと前記周壁部との間に形成され、前記燃料タンクの燃料が流入可能なクリアランス(25E、118)と、
    前記クリアランスから流入する燃料に対して浮力を有するとともに、前記気体供給孔から供給される気体の補給によって前記容積可変空間で浮上し、前記弁座部に着座可能に設けられたフロート(26、119)と、
    前記フロートに開口され、前記着座によって、前記クリアランスからの燃料の流入が抑制され、前記浮力の低下とともに、前記容積可変空間に供給された気体を前記弁座部より前記上部側に排出可能とする貫通孔(26D、120)と、
    前記気体供給孔を含む前記プレートの一部と、前記周壁部と並列に離間して立設された隔壁部(25G、121)とから形成され、前記第1気体貯留室に内設された第2気体貯留室(25H、122)と、
    を有し、
    前記フロートの前記弁座部への離着座により、前記ケーシング内部の燃料流路の開閉を制御する燃料タンク用制御弁。
  2. 前記第2気体貯留室を、前記気体供給孔を含むプレートの一部からなる上面と前記隔壁部からなる側面とから形成された円筒形状とする請求項1記載の燃料タンク用制御弁。
  3. 前記第1気体貯留室を、前記プレートからなる上面と前記周壁部からなる側面とから形成された円筒形状とし、前記気体供給孔を前記プレートの上面および前記プレートの一部からなる上面の中心に設けた同心円状とする請求項2記載の燃料タンク用制御弁。
  4. 前記隔壁部は、前記プレートの一部から前記下部方向に向かって逆テーパ状に形成される請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の燃料タンク用制御弁。
  5. 前記隔壁部の開放端側が、前記第2気体貯留室の内部空間方向にL字状に屈曲する請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の燃料タンク用制御弁。
  6. 前記隔壁部の開放端が、前記周壁部の開放端側よりも、前記下部方向に突出する請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の燃料タンク用制御弁。
  7. 前記気体供給孔は、前記プレートの一部に、2カ所以上設けられる請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の燃料タンク用制御弁。
  8. 前記プレートの上面は、サブフロートが着座したときに、前記気体供給孔から気体が流入可能な流入空間(25J、124)を形成する凸状の着座部(25I、123)を有する請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の燃料タンク用制御弁。
  9. 前記着座部は、前記気体供給孔から、前記上面の外周方向に向けて放射状に前記流入空間を構成する複数のスリットを設け、隣り合うスリットの間が前記凸状の着座部を形成する請求項8記載の燃料タンク用制御弁。
  10. 前記着座部は、前記気体供給孔から、前記上面の外周方向に向けて放射状に前記流入空間を構成する複数のスリットを設け、隣り合うスリットの間が前記凸状の着座部を形成する請求項8記載の燃料タンク用制御弁。
  11. 前記着座部は、前記上面から前記サブフロート方向に立設した複数の柱状突起部を有し、前記柱状突起部の間の空間で前記流入空間を形成する請求項8記載の燃料タンク用制御弁。
  12. 前記弁座部より、前記ケーシングの上部側に、過給油防止のための上部フロートと上部弁座部を有する請求項1から請求項11までのいずれか1項に記載の燃料タンク用制御弁。
  13. 車両用の燃料タンク(T)と接続されたケーシング(11)と、
    前記ケーシング内部に設けられた弁座部と、
    前記弁座部よりも、前記ケーシングの下部方向で、前記弁座部に対向配置されたプレートと、
    前記プレートの周縁から、前記下部方向に立設した周壁部と、
    前記プレートと前記周壁部とから形成された気体貯留室と、
    前記プレートの前記弁座部に対向する面上に開口され、前記気体貯留室から前記プレートと前記弁座部との間に形成された容積可変空間に気体を供給可能な気体供給孔と、
    前記ケーシングと前記周壁部との間に形成され、前記燃料タンクの燃料が流入可能なクリアランスと、
    前記クリアランスから流入する燃料に対して浮力を有するとともに、前記気体供給孔から供給される気体の補給によって前記容積可変空間で浮上し、前記弁座部に着座可能に設けられたフロートと、
    前記フロートに開口され、前記着座によって、前記クリアランスからの燃料の流入が抑制され、前記浮力の低下とともに、前記容積可変空間に供給された気体を前記弁座部より前記上部側に排出可能とする貫通孔と、
    前記気体供給孔が開口された前記プレートの面上に、前記浮力の低下によって前記フロートが着座したときに、前記気体供給孔から気体が流入可能な流入空間を形成する凸状の着座部と、
    を有し、
    前記フロートの前記弁座部への離着座により、前記ケーシング内部の燃料流路の開閉を制御する燃料タンク用制御弁。
  14. 前記着座部は、前記気体供給孔から、前記プレートの外周方向に向けて放射状に複数のリブを突設し、隣り合うリブの間が前記流入空間を形成する請求項13記載の燃料タンク用制御弁。
  15. 前記着座部は、前記気体供給孔から、前記プレートの外周方向に向けて放射状に前記流入空間を構成する複数のスリットを設け、隣り合うスリットの間が前記着座部を形成する請求項13記載の燃料タンク用制御弁。
  16. 前記着座部は、前記プレートからサブフロート方向に立設した複数の柱状突起部を有し、前記柱状突起部の間の空間で前記流入空間を形成する請求項13記載の燃料タンク用制御弁。
  17. 前記弁座部より、前記ケーシングの上部側に、過給油防止のための上部フロートと上部弁座部を有する請求項13から請求項16までのいずれか1項に記載の燃料タンク用制御弁。
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