JP3150702B2 - 二段式バルブを備えた蒸気回収装置 - Google Patents

二段式バルブを備えた蒸気回収装置

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は一般的には、自動車における燃料タンク用
の、燃料補給中に生成される燃料蒸気を炭素煤用キャニ
スターのような搭載型蒸気回収装置にガス抜きする「搭
載」型燃料蒸気回収装置に関する。
発明の背景 自動車の燃料タンクからの燃料蒸気を炭素煤用キャニ
スターのような回収器に送る際の調節装置は、広く知ら
れている。一般的には、調節バルブを燃料タンクと蒸気
トラップ間に直列に配置し、自動車の燃料補給作業の変
化に対応して蒸気ガス抜き通路を開閉することのできる
方法がある。
例えば燃料補給操作の開始や終了を行うために給入管
のキャップを取り外したり戻したりするときに開閉を行
って、給入管入口の圧力状態に対応する形式の蒸気調節
バルブが知られている。
また他には、開閉を行ってあるいは燃料蒸気のガス抜
き速度を調整して、燃料タンク自体の蒸気圧に対応する
タイプの圧力操作式調節バルブがある。
さらに別の種類では、タンク内の液体燃料の液位が所
定液位に達するまで蒸気をガス抜きするために開けたま
まにする、液位対応タイプのバルブもある。これは、バ
ルブを閉じた途端にタンク内の圧力が急激に増加し、そ
れ以上燃料補給ができなくなるので、給入調節型あるい
は閉止型バルブとよばれることもある。
従来の蒸気回収装置では、圧力操作式調節バルブを使
用することが多く、このようなバルブによる制御を補う
ために、ロールオーバーバルブまたは給入調節バルブを
用いることもある。このような圧力操作式装置には、相
対的な複雑さ、コスト、燃料システムにおける圧力状態
の変化に対する感知、そして、例えば燃料補給中に燃料
蒸気が大気中に漏れるのを防ぐために給入ノズルのトラ
ップドアのように給入管中の蒸気についてシールするこ
とが必要であること、または、例えば調節バルブに信号
を出したり作動圧力をかけたりするために信号圧力ライ
ンのような信号機構が必要であることなどの、問題を有
している。
給入ノズルのトラップドアや給入管中の他のシール構
造を不要とするための技術として、パイプ内に動的なシ
ールを設け、給入ノズルからの燃料の流速を高めて流量
増加の効果だけを適用する場合がある。燃料補給のため
に給入ノズルが配置される場所で給入管を適切に形成
し、燃料を高速で圧送することによって、燃料補給中の
給入ノズルの周囲に負圧または引き込み型のシール部を
設けることができる。このようにすると、シールドアや
同様の構造を設ける必要がなくなる。しかし、給入管内
にこのような構造がない場合、圧力操作式調節バルブが
機能しないことが多い。動的なシールによりタンク内の
燃料補給圧力が高まり、燃料補給操作の最終段階で、燃
料の飛び散りや給入管入口からの「吹き戻し」を引き起
こすことになる。従来技術では、動的な給入管シールを
用いた場合の、高圧燃料補給に適した搭載型蒸気回収装
置に対する必要性を的確に認識していなかった。
発明の概要 本発明は、自動車燃料供給用の搭載型蒸気回収装置に
あり、この装置は、燃料タンク、蒸気トラップ、および
給入管から成り、この給入管が、給入ノズルから高速で
燃料補給することによって必要となる動的シールを使用
することを特徴とする。本発明の装置では多くの場合、
燃料タンク中の液体燃料液位が所定液位より低いときに
は燃料蒸気をトラップにガス抜きする燃料液位対応タイ
プの調節バルブ、また、調節バルブが閉じて燃料補給圧
力が低くなったときにも燃料タンク内の圧力水頭を充分
高く維持できるようなヘッドバルブ（頭上弁）、およ
び、燃料補給で開き、燃料補給作業後に燃料タンク内の
圧に抗して積極的に閉じて吹き戻しを防止する、給入管
下端部のチェックバルブを、併設して補っている。
本装置が流出手段を含み、装置が閉じているときで単
に一時的に、つまり例えばタンクが満杯になった直後に
それ以上の燃料補給を行わせないようにそのあいだだ
け、水頭圧が維持されるようになっていると好ましい。
ヘッドバルブが流出手段を組み込んでいてもよく、さら
にロールオーバーバルブ（耐反転弁）を含んでいると好
ましい。
燃料液位対応タイプの調節バルブは、高圧燃料補給作
業に対して緩衝的な即ちゆるやかな最初の閉止を含め
た、二段式閉止バルブを成す。ひとつの実施例を示す
と、この調節バルブは、第１および第２燃料液位におい
て、第１および第２バルブ構造によって、引き続いて閉
じる第１および第２ガス抜き口を備えている。他の実施
例を示すと、閉止バルブは同軸閉止バルブ、あるいは半
径方向に偏位した第１および第２ガス抜き口を備えたオ
フセット閉止バルブとバルブ関連構造から成っている。
本発明のこれらおよび他の特徴は、本明細書をさらに
進めることによって明らかになろう。
図面の簡単な説明 図１は、本発明による搭載型蒸気回収装置を備えた自
動車燃料システムの模式図であり； 図２は、図１のシステムで用いられている燃料液位対
応タイプの調節バルブの断面図であり； 図2Aは、図２のバルブが完全に閉じた状態を描いたも
のであり； 図３は、図１のシステムで用いられている燃料液位対
応タイプの調節バルブの別の例の断面図であり； 図3Aは、図３のバルブが完全に閉じた状態を描いたも
のであり； 図４は、図１のシステムで使用されるロールオーバー
バルブの断面図であり； 図５は、図１の給入管で使用される液体シールチェッ
クバルブの断面図であり； 図5Aは、図５のバルブが開いた状態を描いたものであ
り；そして 図６は、燃料補給作業中の図１のシステムを描いたも
のである。
図の詳細な説明 図１には、自動車燃料システム用の本発明による搭載
型蒸気回収装置が示されており、これは、タンク10、キ
ャップ16によって選択的に閉じられる入口14を備えた給
入管16、およびガス抜きライン17によってタンク10に接
続された蒸気キャニスター18を有する。本装置の給入管
は、燃料補給中に給入ノズルで動的なシールを作成でき
るように構成されている。つまり、給入ノズルから高速
で給入管に燃料を圧送することによって、負圧シールが
給入ノズル出口付近に設けられ、燃料蒸気が給入管入口
から外に漏れないようにしている。ここで示された実施
例においては、動的なシールにより、燃料は18から20イ
ンチ水柱程度の圧力水頭でタンクに導入できる。動的な
シールのない従来の装置では、多くの場合、おおよそ７
から10インチ水柱の燃料補給圧力で操作されていた。
タンク10からの燃料蒸気は、ライン17を通ってキャニ
スター18にガス抜きされ、燃料蒸気はキャニスターにお
いて吸着され周期的にエンジンにパージされ燃焼する。
タンク10からの燃料蒸気は、燃料液位対応タイプの調節
バルブ20を介して、ライン17を通ってキャニスター18に
ガス抜きされる。この燃料液位対応タイプの調節バルブ
は、燃料タンクに設けた適切なくぼみに取付けられ、液
体燃料が参照数字11で示された所定の液位でまたは越え
ると閉じる。そして、タンク10内の液体燃料がこの所定
の液位以下のときは、このバルブ20を開けたままにして
燃料蒸気をキャニスター18にガス抜きするようになって
いる。
ここに示された実施例では、調節バルブ20は、燃料の
液位がほぼ満杯に達したときに、タンクから蒸気キャニ
スターへの蒸気の排出を実質的に減少させていくもので
あるが、急激に停止させるというものではない。しか
し、バルブ20により追加量として限定された範囲内の量
が定まっており、最初の満杯液位を越えたあとも、それ
よりわずかに高い最大「仕上げ」液位よりは低くなるよ
うにしている。この結果、第１の満杯液位において最初
の「ゆるやかな」閉止がおこり、給入管内に燃料が急速
に戻ってしまったり、給入ノズルの操作者に対して起こ
りうる抜き戻しを防止することができる。最初の閉止が
起きたとき、タンク圧が上昇するが、それにより燃料が
給入管に押し戻され、給入ノズルの口を覆う。そして、
給入ノズル内の内部閉止機構を公知の方法で作動させ
る。短時間後、給入管内にあった燃料はタンク内に流さ
れ戻る。ノズル操作者が最初の閉止が起こってから後も
タンクに補給しつづけると、バルブは最大液位で閉じ、
最終閉止を引き起こし、補給作業を終了させる。
本発明の装置はまた、ロールオーバータイプヘッドバ
ルブ22を含んでおり、このバルブは図１に示された実施
例においては、燃料タンクに取付けられた別のバルブ22
であり、燃料蒸気をライン23を通ってキャニスター18ま
でガス抜きするようになっている。ロールオーバーヘッ
ドバルブ22の構造は、このバルブが閉じて、給入管内に
燃料を蓄えてノズルを閉止させた後に、燃料タンクの蒸
気域内に圧力水頭が充分維持されるような構造に作られ
ている。例えば、ヘッドバルブ22は約20インチ水柱圧を
維持する。これより低い圧の場合ロールオーバーヘッド
バルブ22は閉じたままになり；この圧を越えるとロール
オーバーヘッドバルブ22は開いて燃料蒸気をキャニスタ
ー18に急速にガス抜きする。図１に示された実施例にお
いては、ロールオーバーヘッドバルブ22は小さな流出オ
リフィスもしくはガス抜き口を有している。これは例え
ば、0.020インチ程度の径のものであり、燃料タンクか
ら低容量の連続した蒸気をキャニスターに提供するもの
であるが、それは以下の理由のためである。
更に図１を参照すると、本発明の装置はまた、給入管
の下端部で満杯時の燃料液位を越えない高さで、一方通
行式の背圧の低い液体シールチェックバルブ24を有して
いる。燃料補給中に給入管の上端から燃料が高速で導入
されると、チェックバルブ24が押し開かれて燃料タンク
に燃料を満たしていく。調節バルブ20が閉じてタンクを
シールし、燃料補給が停止すると、チェックバルブ24が
タンク内の被圧送燃料に抗して積極的に開き、給入管か
ら放逸されないようにしている。
チェックバルブ24が一方通行であるということは、タ
ンクから給入管に流動体が逆行しようとしても、開かな
いようになっているということである。
チェックバルブと直列に作動する公知の種類の負圧リ
リーフ構造体15をキャップ16内に設けることで、燃料タ
ンクの負圧リリーフができる。例えば、タンク10内の蒸
気スペースで負圧状態が起きる場合、チェックバルブ24
の通過前後の圧力不均衡により、チェックバルブが開か
れ、給入管12内に蓄えられた圧で、タンクの負圧リリー
フができる。残圧が低くタンクの負圧リリーフができな
いときは、キャップ16内の負圧リリーフバルブ構造体15
が追加内に開いてパイプ12およびチェックバルブ24を介
して大気リリーフ圧をタンクに提供する。このような構
成により、バルブ20や22いずれにおいてもそれぞれの負
圧リリーフ構造が補完される。弁22における漏らしは、
キャップ16を通る逃がしの前に、負圧をいくらか緩和し
て、弁20のフロート構造の前後で負圧の逃がしが生じ、
その前後の差圧が大きいとフロートは下向きに液体燃料
にたいして押しつけられる。
図１は、タンクが最大液位まで充填されて燃料補給が
停止された直後の自動車燃料システムを示したものであ
る。この状態では、調節バルブ20は閉じており、ロール
オーバーバルブ22も閉じており（タンク10の圧力水頭
が、ロールオーバーヘッドバルブの圧力リリーフ液位を
越えないとし）、チェックバルブ24も閉じている。液体
燃料のカラム（図示せず）が、給入管内のチェックバル
ブより上にあるとよい。ロールオーバーヘッドバルブ22
内の低容量流出ガス抜き口以外は、全システムで閉じて
いる。
ロールオーバーヘッドバルブ22内の低容量流出ガス抜
き口は、閉じたシステムの圧をキャニスターに散逸さ
せ、チェックバルブ24と閉止バルブ20を閉じてから、短
い時間（例えば１分未満）その圧力水頭を維持すること
によって行う。このようにして、閉じたシステムの圧力
水頭を一時的に維持することによって、ある程度の時間
タンクが溢れそうになる傾向を抑えることができ、タン
ク圧を減少させその結果、給入管内の燃料がタンクに流
れ出し、全体的システムの圧も減少する。
閉じたシステムにおけるタンク圧の上昇が流出ガス抜
き口のキャパシティを越えた場合、例えば、自動車のタ
ンク内に最大液位まで燃料のある状態で高温下に駐車さ
れたようなとき、ロールオーバーヘッドバルブ22が開い
て過剰圧力が逃げるまで急速にガス抜きするようになっ
ている。このような極端なケースでも、タンク圧力がヘ
ッドバルブに維持される20インチ水頭を大幅に越えるこ
とはない。しかし、圧力減少時にいくらかのヒステリシ
スが、使用されるそのロールオーバー構造により、生じ
るかもしれない。
また、キャップを外すと、チェックバルブ24は、ばね
と高い燃料液位によって閉じたままで、燃料の飛び散り
を避けるようになっている。このような状態の閉じたシ
ステムで自動車を動かすと、燃料がスロッシングを起こ
し閉止バルブ20が間欠的に開き、タンク圧が急激に下が
る。
図２を参照しながら下記に述べる方法で、バルブ20か
ら大気へのガス抜きライン21により、緊急の圧力リリー
フが可能となる。
本発明の調節バルブ20は燃料補給中も自動車を普通に
運転しているあいだも共に、タンク内の燃料液位が最大
液位（即ち、開閉位置）に達するまでは開いている。こ
れは、この技術の熟練者であれば、タンク圧力の変化と
そのヒステリシスの関係により少し変化することがわか
る。したがって蒸気は、相対的に連続ベースでキャニス
ター18に排気される。キャニスターが燃料蒸気で飽和さ
れないようにするために、エレクトロニックパージソレ
ノイド19がキャニスターの下流側に接続されており、自
動車の吸気マニホールドからの負圧が、キャニスターか
らエンジンに蒸気を間欠的に「パージ」できるようにな
っている。
上記のことからわかるように、燃料液位対応タイプの
調節バルブ20やヘッドバルブ22およびチェックバルブ24
が独自の方法で組み合わされて、動的にシールされた給
入管で高圧燃料補給する際に、蒸気回収や閉止そして吹
き戻し保護に対する補足を行っている。燃料液位対応タ
イプのバルブ20では、圧力が高くなるのと無関係にタン
ク満杯時まで自由にガス抜きを続ける。ここで、閉止が
緩衝的に行われるため、高圧補給に対して吹き戻し保護
の第１液位がタンク満杯時となる。またヘッドバルブ22
により、バルブ20が閉じたあと、タンクの溢流傾向を確
実に阻止できるように、タンク内に必要とされる高圧力
水頭が維持され、閉止による背圧が生じる。さらにヘッ
ドバルブ22は、流出を調節して、全体的な圧を減少させ
るようになっている。チェックバルブ24は、閉止機能の
ために蓄えられたタンク圧からの吹き戻しに対して、迅
速で信頼できるチェックを行うものである。チェックバ
ルブ24はまた、背圧を低く維持することで、給入ノズル
の早すぎる閉止が起きないようにしている。
次に図２を参照すると、図１のシステムに適した閉止
タイプ調節バルブの第１実施例が示されている。バルブ
20は、必須構成物として、燃料タンクに設けた適切なく
ぼみに取付けられた中空のバルブ本体を有する。このバ
ルブの下半部42は燃料タンク内に組む込まれ、燃料タン
ク外側の上半部44と連通している。バルブは、コネクタ
ーフランジ46を介して、例えば熱板溶接、超音波溶接、
グロメット型シール、および他の公知の方法で、液も蒸
気も漏れないように燃料タンクに固着されている。
バルブ20の下半部42はフロートチャンバー48を成し、
その下端部は、タンク内の液位が満杯液位まで上昇した
ときに液体燃料を受けるべく開口している。半径方向に
配されたガス抜き口43、下半部42の底端部に穴47が設け
られ、タンク10とフロートチャンバー48間の蒸気および
液体の流通ができるようになっている。フロートチャン
バー48の上端には第１ガス抜き口50があり、バルブの上
半部44に臨んで開口し、さらに、導管あるいはホース17
（図１参照）によって蒸気キャニスター18に接続された
出口52と連通している。
バルブ20はまた、チャンバー48内のガス抜き口43に機
能するバッフル構造（図示せず）を有し、液体燃料がガ
ス抜き口43を通って第１ガス抜き口50に飛び散らないよ
うにすることもできる。
チャンバー48は、その上端に圧力リリーフ口54を含
み、ばね付勢を受ける圧力リリーフバルブ56によって開
閉して、（図１のライン21によって）大気に通じる圧力
リリーフ出口58に向けてチャンバー48のガス抜きもでき
る。
燃料液位対応フロート49がチャンバー48に含まれて、
穴47やガス抜き口43を介して燃料がフロートチャンバー
に満たされたとき、このフロートはガイドピン49a上で
上下方向に動くようになっている。例えば、ばね49bを
用いて、燃料の密度に対してフロート49の密度のバラン
スをとることによって、フロートが液体燃料中に浸っ
て、車両が直立していても反転しても、穴を塞ぐように
なっている。フロート49の密度は燃料の密度より低くて
も等しくても高くてもよく、ばね49bによって必要なバ
ランスをとれば調節機能やロールオーバー機能が果たさ
れる。
図２、2Aを説明すると、フロート機能49の上端部はス
ピンドル49cによって第１バルブケージ60に接続されて
おり、このケージは第１閉止バルブ要素62を有する円筒
状キャップを形成する。第１バルブ要素62は、肩64とケ
ージ上のリップ61の相互作用により、ケージ60に軸方向
に嵌め込まれている。バルブ要素62はまた、第１ガス抜
き口50と並んで中央ガス抜き通路68とを有する。第１バ
ルブ要素62は、ばね70によって、ケージ60の上端部で、
リップ61に抗して付勢されている。バルブ要素62はその
上端に、例えば角型カラー69によって支えられた弾力性
ゴム状のディスクのようなシーリング部材72を支えてい
る。
第２バルブケージ74はバルブケージ60内に形成されて
おり、第２バルブディスク76を含んでいる。バルブケー
ジ74は、バルブディスク76の周縁部に種々の高さを有し
た複数の作動腕78を有する。ケージ74内において、バル
ブディスク76は腕76とセンタリングビードの間で、軸方
向に自由に動く。第２バルブケージ74と第２バルブ76
は、例えば、本出願の譲受人によって共有されている、
Ｒ・バーグスマ（R.Bergsma）による米国特許4,753,262
号に述べられているような種類のピーリング（peelin
g）アクションバルブ構造を備えている。
操作中は、フロート49と第１および第２バルブ要素6
2、76は、燃料液位が所定液位より低い限り、フロート
チャンバー48内の第１ガス抜き口50から離れた方の低い
位置にとどまっている。
そして、燃料が所定のほぼ満杯液位に達すると、フロ
ート49はチャンバー48内を上昇し、第１バルブ要素62上
のシール72を、第１ガス抜き口50に押しつける。これに
よって第１ガス抜き口50は閉じるが、バルブゲイジ60を
通りバルブ62内の孔66と通路68を通るチャンバー48から
の低容量流出ガス抜きは開いたままとする。その結果、
蒸気のガス抜き速度は実質的に減少し、タンクの水頭圧
力について急速ではあるが制御された上昇を引き起こ
す。これによって、燃料は制御された速度で給入管に戻
り、給入ノズル機構を作動させ、操作者に吹き戻しする
こともなく最初の「ゆるやかな」閉止となる。
この最初の閉止によって操作者は、「タンクが満杯に
なって閉じる」ということがわかる。この時点では、第
１バルブ62は図２に示された位置、すなわちばね70の付
勢により、ケージ74内に配置されたバルブディスク76よ
り上側となっている。
このゆるやかな閉止および閉止によって引き起こされ
たタンク圧の上昇後、タンク内の蒸気圧力はかなり急速
に、例えば数秒のあいだに、孔66と通路68によって形成
される第２ガス抜き通路を通って、散逸する。これによ
って給入管内に戻った燃料がタンクに排出可能となる。
結局、給入ノズル操作ハンドルを「クリック」しながら
少量の燃料を追加して、タンクの燃料補給を仕上げると
いうことになる。
ノズル操作者が、最初の閉止後にも、燃料を追加せざ
るをえないときは、フロート49、ケージ60およびケージ
74は、上昇する燃料によってばね70に抗して上向きに押
されて、図2Aに示されるように、バルブディスク76がバ
ルブ62内の中央通路68と接触しこの通路を閉じるように
なる。これにより、バルブ20を介した燃料タンクからキ
ャニスター18への排出が完全に閉じられる。そして結
局、給入ノズルの最終閉止の指示となる。操作者が誤っ
て、この閉止指示を無視し、最初の閉止指示を過ぎて、
給油器ノズルの閉鎖機構を何とか越えてまたは迂回し
て、最終閉止前に許される仕上げ「クリック」がわずか
であるのに、燃料追加を強行しようとしても、燃料は給
入管入口に単純明快に戻るだけですむ。
緩衝的な最初の閉止および制御しながらの仕上げを可
能とせしめる許容性を備えた二段階のゆるやかな閉止の
調整については、第１および第２ガス抜き口を第１およ
び第２通路の相対的なサイズ決め、ばねの付勢力、仕上
げ量を制御する第１および第２バルブの相対的な高さな
どを通じて、さらに同業者によく知られた他の方法によ
って、必要に応じて行われる。ここに示された実施例に
おいては、第１および第２バルブ62、76は、バルブを完
全に閉じる前に行う仕上げとして３、４回のクリックを
行うように基準化されている。
バルブ20は、タンク内の液体燃料液位が下がるまで完
全に閉められたままとなり、フロート49が下がるとバル
ブディスク76が先ず腕78によって通路68から引き下げら
れ、つづいてさらにフロート49が下りるとバルブ62がバ
ルブケージ60によってガス抜き口50から引き下げられ
る。
圧力リリーフバルブ56は、燃料最大液位より上に配置
されており、タンク内の蒸気圧が所定の安全液位、例え
ば60インチ水柱圧を越えると、ばね57に抗して押し開か
れる。その後バルブ56は開いて、タンク圧を安全液位ま
で下げる。緊急の圧排出というのはめったにないことで
あるしその本質からも、即時の圧力低減のためにバルブ
56から大気中へ排出させることは、その正当性を認めら
れている。
図３と3Aは、図１のシステムに適した、別の二段階の
ゆるやかな閉止バルブ120を示したものである。このバ
ルブの作用は図２のバルブの場合と類似しているが、第
１および第２バルブが、同軸上に配列されているのでは
なく半径方向でずれたものである。
図３においては、第１のガス抜き口150と第２の排出
通路168は、フロートチャンバー148の上端において、半
径方向で相互に離れて配置されている。ガス抜き口15
0、168は、タンクからの蒸気をバルブ120の上半部144へ
ガス抜きさせ、この上半部から出口152を通って蒸気ト
ラップに向かう。ばねを用いてバランスをとっているフ
ロート149は、第１バルブ162を支えて第１ガス抜き口15
0を閉じるようになっている。そしてフロート149はま
た、第２バルブ176を支えて通路168を閉じるようになっ
ている。第１バルブ162は通常、バイアスばね170によっ
てバルブ176より高いところに配置されている。
第２バルブ176は、例えば、本出願の譲受人によって
共有されている、バーグスマ（Bergsma）による米国特
許5,313,977号に述べられているような種類のピールア
ウエイ（peel−away）タイプのものでよく、これはバル
ブ要素178とピールアウエイ（peel−away）構造体180を
含んでいる。
フロート149とバルブ162、176は、液体燃料が満杯も
しくはほとんど満杯の液位より低い液位である限り、ガ
ス抜き口150、168より下に配置される。フロートチャン
バー148内の燃料が、下半部142における半径方向および
／または軸方向に配された口143、147を通って、所定の
「ゆるやかな」閉止液位までになると、フロート149は
上向きに押し上げられ、最初に第１ガス抜き口150をバ
ルブ162で閉じるようになっている。これにより上述の
最初のゆるやかな閉止が始まる。もし操作者が給入ノズ
ルをクリックすることによって燃料追加を行うと、フロ
ート149はばね170に抗してさらに持ち上げられ、図3Aに
示されたように、第２バルブ176が第２通路168に接触し
この通路を閉じる。これによって図２において上述した
ような方法で調節バルブ120の閉止を終了する。
バルブ120は図２で述べたバルブ20の場合と同様の方
法で開く；つまり、バルブ176は先ず下降するフロート
によって通路168から引き下げられ、続いて燃料液位が
さらに下がるとバルブ162は第１のガス抜き出口150から
引き下げられる。構造が異なっても、図３のバルブ120
が、図２のバルブ20の場合と同様に、二段階のゆるやか
な閉止を達成することは、同業者にとって明瞭であろ
う。図１のシステムにおいてバルブ20のかわりにバルブ
120は適切に利用できる。
図４は、図１のシステムに使用するのに適したロール
オーバータイプのヘッドバルブの一実施例を示したもの
である。ロールオーバーヘッドバルブ22は、必須構成物
として、燃料タンク10の適切なくぼみに、肩部分22bと
弾性シール部材22cと22dを介して、取付けられた中空の
本体を有する。ロールオーバーヘッドバルブ22は、タン
ク外側に配置された上半部22eを有し、適切なホースや
導管に接続されて図１に示されたような蒸気キャニスタ
ーにつながる出口22fを含む。ロールオーバーヘッドバ
ルブの下半部22は燃料タンク内に延在し、ロールオーバ
ーフロートチャンバー22hを含む。フロートチャンバー2
2hは、その上端で、ロールオーバーガス抜き出口22iと
ヘッドバルブガス抜き出口22jを経由して、出口22fと連
通している。ロールオーバーガス抜き出口22iは、フロ
ートチャンバー22h内に備えられたばねでバランスをと
ったロールオーバーフロートバルブ22kによって選択的
に閉じられ、ヘッドバルブガス抜き出口22jはボールタ
イプヘッドバルブ22lによって通常は閉じられている。
フロートチャンバー22hは多くの半径方向に配されたガ
ス抜き口22mを含み、タンクからの燃料蒸気はそれを通
って、フロートチャンバー22hに入り、ガス抜き出口22
i、22jを通って、ロールオーバーヘッドバルブ出口22f
および蒸気キャニスターに進む。フロートチャンバー22
hはまた、その端部プレート22o内に穴22nを有する。こ
の穴を通って、液体燃料はフロートチャンバーに入り、
タンク内液体の液位がロールオーバーヘッドバルブ22の
位置まで上昇したときに、フロート22kを上げる。
22kのようなロールオーバーバルブおよび22lのような
ヘッドバルブの構造および作用のさらに詳しい説明は、
共に本出願の譲受人によって共有されている、Ｒ・バー
グスマ（R.Bergsma）らによる米国特許5,313,977号とミ
ルス（Mills）にによる米国特許5,253,668号のなかに述
べられている。
図４は、自動車が直立しているときに、普通に閉じら
れた状態のロールオーバーヘッドバルブ22を示してい
る。タンク内の液体燃料の液位は、最大でも、ロールオ
ーバーヘッドバルブ22の位置より低くなっており、ロー
ルオーバーフロートバルブ22kをロールオーバーガス抜
き出口22iより離れた方の低い位置に保つ。しかし、ボ
ールヘッドバルブ22lの場合は、燃料タンク内の圧力水
頭を、燃料補給中に燃料がタンク内に導入されて閉止コ
ントロールバルブ20が一度閉じたときの圧力より高い圧
力に、維持するように基準化されている。したがってボ
ールヘッドバルブ22lは、図４の実線で示されたよう
な、閉じた配置に保たれており、このときヘッドバルブ
ガス抜き出口22jがボールバルブ要素によって閉塞され
ていることになる。
ロールオーバーヘッドバルブ22はまた、小さな流出ガ
ス抜き口22pを有する。この流出ガス抜き口は、ヘッド
バルブ出口23jと具体的に関連して、図４のようにバル
ブが閉じた状態のときであっても、ロールオーバーヘッ
ドバルブ22を通って、燃料タンクからキャニスターに向
けて、低容量のガス抜きを連続的に行わしめるものであ
る。流出ガス抜き口22pは、調節バルブが閉じた後、燃
料タンク内に維持された圧力水頭を徐々に減少させるよ
うに基準化されており、上述のように最終閉止が一度起
きたあとに、燃料補給を行おうとする試みが阻止できる
ほどのあいだ、圧力の減少が続くと好ましい。具体的な
例における流出ガス抜き口は直径0.020インチ程度であ
り、燃料補給が停止したあと、タンク内の圧力水頭を燃
料補給を阻止する圧に一時的に維持するものである。
更に図４を参照すると、ヘッドバルブ22lが仮線で示
されているように開いていると、タンク内で望ましい圧
力水頭を越えたとき、燃料蒸気は、ボールを含有したネ
ストあるいはキャップ内の半径方向に配されたガス抜き
口22qを通って、タンクからキャニスターに高容量のガ
ス抜きができる。
自動車が反転すると、あるいは燃料のスロッシュ液位
や溢流液位がロールオーバーヘッドバルブ22まで上昇す
ると、ロールオーバーフロートバルブ22kが仮線で示さ
れたように、ヘッドバルブガス抜き出口22iに対して押
しつけられ、そのバルブは完全に閉じて、液体燃料がキ
ャニスターにもれないようにする。
次に図５を参照すると、図１のシステムに利用できる
チェックバルブ24の第１の具体例が示されている。これ
は、給入管の下端部にシールされるように固着して挿入
された上方円筒状プラグ部分24bを有する中空の本体を
構成する。上方プラグ部分24bは上記の固着のために、
その周縁にシールビード24cと保持フランジ24dを備えて
いる。チェックバルブ24はさらに、中空の円筒状の下方
バルブチャンバー24eを含んでおり、このチャンバーの
まわりには半径方向に配された多くのガス抜き口24fが
形成されている。プラグ部分24bとバルブチャンバー24e
の結合部には、バルブシート24が形成されている。バル
ブチャンバー24eの下端は、中央穴24iを備えた下端プレ
ート24hで閉じられている。ピストン状の中空のバルブ
要素24jは、バルブチャンバー24e内に配置され、バルブ
シート24と下端プレート24hの間で軸方向に動けるよう
になっている。バルブ要素24jの径はバルブチャンバー
の内寸法より小さく、給入管からの液体燃料がプラグ部
分24bを通ってバルブシート24をくぐり、バルブ要素24j
のまわりを通って、さらに半径方向に配されたガス抜き
口24fを介して、燃料タンクに入ることができるように
なっている。バルブ要素24jは普通、ばね24kによってバ
ルブシート24に対して片寄せられチェックバルブを閉じ
ている。弾性を有するシール部材24lは閉めた状態でバ
ルブシート24をシールしており、シール部材24lの半径
方向外側のバルブ要素上の肩部24mが上昇してもシール
が切れたり裂けたりしないようになっている。バルブ要
素24jの端部は丸めのある円錐状の流れ案内部24nとして
形成されており、バルブシート24を通り越してプラグ部
分24b内に突き出て、燃料の流れをバルブ要素24jの周囲
に向けるようになっている。
チェックバルブ24は一方向性の確動閉めバルブであ
り、開くと給入管の燃料が燃料タンクに入るようになっ
ているが、燃料補給操作が終了すると、および／また
は、燃料タンク内の圧が給入管内の燃料の圧や重量以上
となると、即座に確動して閉じるようになっている。図
５において、チェックバルブ24は、閉められた状態で示
されており、このときシール24lはバルブシート24に対
して押しつけられている。
図5Aを参照すると、液体燃料が圧力下で給入管を通っ
て上方プラグ部分24bまで導入されると、バルブ要素24j
が、ばね24kに抗して端部プレート24h方向に押しつけら
れる。このときバルブシート24を通過しバルブ要素24j
の周りを通って半径方向のガス抜き口24fを介する。流
路が形成される。丸みのある円錐状の流れ案内部24n
は、バルブ要素24jの外周の流れを、半径方向に配され
たガス抜き口に向かわせ、乱れを減少させながら、チェ
ックバルブを通る流れを全体として助けるようになって
いる。燃料のバルブ要素24jに対する力が、ばね24kによ
る力や燃料タンク内の圧より大きい限り、チェックバル
ブ24は図5Aのように開いた状態にある。
バルブ要素24jがチェックバルブ24における半径方向
のガス抜き口24fを通って流れる液体燃料の吸引効果の
ために、開いたままになってしまうことをさけるため
に、端部プレート24hに形成された穴24iが設けられ、バ
ルブ要素24jの下方側に補足圧を提供することによっ
て、そのような吸引効果を減じている。
このようにして、本発明の装置は特に、動的シールさ
れた給入管を用いて高圧燃料補給を行うのに有効な、搭
載型調節オーバー蒸気ガス抜きを達成することができ
る。
以上に述べた本発明による装置およびそれぞれのバル
ブの実施例は、当然例示的なものであり、本発明は以下
の請求範囲内であれば、これらの実施例に限定されるこ
とはないものとする。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−280117（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−297968（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−201722（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−365624（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−185850（ＪＰ，Ａ) 実公 平５−45899（ＪＰ，Ｙ２) 実公 平４−39061（ＪＰ，Ｙ２) 特表 平７−503295（ＪＰ，Ａ) 米国特許5044389（ＵＳ，Ａ) 米国特許5028244（ＵＳ，Ａ) 米国特許5297528（ＵＳ，Ａ) 米国特許5462100（ＵＳ，Ａ) 米国特許4953583（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16K 24/00 - 24/04 B60K 15/00

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】燃料タンクと、給油管と、蒸気キャニスタ
    ーのような搭載型の蒸気回収装置とを有する自動車燃料
    システムに使用される、液体燃料レベルに応答する調節
    バルブであって、 燃料レベルが第１レベルに達する前は第１流速で、そし
    て、燃料レベルが該第１レベルに達してからは該第１流
    速より遅い第２流速で、燃料蒸気を該タンクから蒸気キ
    ャニスターに通気でき、燃料レベルが該第１レベルより
    高い第２レベルに達したときに閉じる、該燃料タンク内
    に設けられたバルブ手段を具備し、 前記バルブ手段は液体燃料レベルに応答するフロート手
    段を有し、該フロート手段の動きに応じて、前記バルブ
    手段は前記燃料タンクの燃料レベルが前記第１レベルに
    あるとき部分的に閉じ、前記第２レベルに達したときに
    完全に閉じ、 前記バルブ手段は燃料レベルが第１レベルに達した時に
    閉じる第一弁体と、燃料レベルが該第２レベルに達した
    ときに閉じる第二弁体とを有し、該第二弁体は、前記フ
    ロート手段に対して前記バルブ手段の軸方向に進退可能
    に構成された、上記調節バルブ。
  2. 【請求項２】燃料タンクと、給油管と、蒸気キャニスタ
    ーのような搭載型の蒸気回収装置とを有する自動車燃料
    システムに使用される、液体燃料レベルに応答する調節
    バルブであって、 燃料レベルが第１レベルに達する前は第１流速で、そし
    て、燃料レベルが該第１レベルに達してからは該第１流
    速より遅い第２流速で、燃料蒸気を該タンクから蒸気キ
    ャニスターに通気でき、燃料レベルが該第１レベルより
    高い第２レベルに達したときに閉じる、該燃料タンク内
    に設けられたバルブ手段を具備し、 前記バルブ手段は該タンク内の液体燃料レベルに応答す
    る二段式同軸バルブ手段を有し、該二段式同軸バルブ手
    段は、液体燃料レベルに応答するフロート手段と、該フ
    ロート手段に関連する第一および第二バルブ手段と、通
    気出口手段とを備え、 該フロート手段が液体燃料レベルに応答して該第１レベ
    ルに達すると、該第一バルブ手段により該通気出口手段
    を部分的に閉じ、該第一バルブ手段は該第二バルブ手段
    により可縮支持され、該フロート手段は該第１レベルよ
    り上の液体燃料レベルに応答して、該第一バルブ手段に
    おける該可縮支持に抗して、該第二バルブ手段に設けら
    れた弁体により該通気出口手段を完全に閉じるように構
    成され、該弁体は該フロート手段に対して該第二バルブ
    手段の軸方向に進退可能である、上記調節バルブ。
  3. 【請求項３】前記第二バルブ手段は前記フロート手段の
    下降に応じて前記弁体を前記通気出口手段から引離す手
    段を有する請求の範囲第２項記載の調節バルブ。
  4. 【請求項４】前記調節バルブは前記フロート手段の下降
    に応じて前記第一バルブ手段を前記通気出口手段から引
    離す手段を有する請求の範囲第２項記載の調節バルブ。
  5. 【請求項５】燃料タンクと、給油管と、蒸気キャニスタ
    ーのような搭載型の蒸気回収装置とを有する自動車燃料
    システムに使用される、液体燃料レベルに応答する調節
    バルブであって、 燃料レベルが第１レベルに達する前は第１流速で、そし
    て、燃料レベルが前記第１レベルに達してからは該第１
    流速より遅い第２流速で、燃料蒸気を該タンクから蒸気
    キャニスターに通気でき、燃料レベルが該第１レベルよ
    り高い第２レベルに達したときに閉じる、該燃料タンク
    内に設けられたバルブ手段を具備し、 前記バルブ手段は、液体燃料レベルに応答するフロート
    手段と、該フロート手段に関連する第一および第二バル
    ブ手段と、通気出口手段とを備え、 該第一バルブ手段は、第一バルブケージと該第一バルブ
    ケージ内で軸方向に可動な第一弁体とを有し、該第一弁
    体は該通気出口手段と係合シールするシール手段を備
    え、 該第一バルブ手段は、該第一弁体を通る通気流路を有
    し、該通気流路は、該シール手段が該通気出口手段と係
    合している時に、該第一弁体と該通気出口手段とを通る
    該燃料タンクからの通気を減じるように構成され、 該第一バルブ手段は、更に、該第一バルブケージ内に、
    該第一弁体を上向きに偏移させるスプリング手段を有
    し、 該第二バルブ手段は、該第一バルブケージ内に第二弁体
    を有し、該第二弁体は、該第一弁体の該通気流路の下に
    それと同軸に配置され、該第一弁体に対して該第一バル
    ブケージ内で該スプリングの偏移力に抗して上向きに押
    されて、該通気流路を閉じるように構成された、 上記調節バルブ。
  6. 【請求項６】前記第二バルブ手段は、更に、前記第二弁
    体の周りに第二バルブケージを有し、該第二バルブケー
    ジはその中にある前記第二弁体の軸方向の動きを許容す
    る高さであり、該第二バルブケージは、前記第一バルブ
    ケージが前記第一弁体に対し下向きに動くときに、前記
    第一弁体の前記通気流路から前記第二弁体を離す手段を
    有する、請求の範囲第５項記載の調節バルブ。
  7. 【請求項７】燃料タンクの給油中に閉鎖の合図を送るた
    めに、該燃料タンクからキャニスターへの燃料蒸気の通
    気を調節する、液体燃料レベルに応答する調節バルブで
    あって、 燃料レベルが第１レベルに達する前は第１流速で、およ
    び、燃料レベルが第１レベルに達してからは、該第１流
    速より遅い第２流速で、燃料蒸気をタンクからキャニス
    ターに通気でき、燃料レベルが該第１レベルより高い第
    ２レベルに達したときに閉じる、燃料タンク内に設けら
    れた調節バルブ手段を具備し、 該調節バルブ手段は、該タンク内の液体燃料レベルに応
    答する二段式のずれたバルブ手段を有し、該二段式のず
    れたバルブ手段は、液体燃料レベルに応答するフロート
    手段と、該フロート手段に関連する第一および第二バル
    ブ手段と、第一および第二通気出口手段とを備え、 該フロート手段が液体燃料レベルに応答して該第１レベ
    ルに達すると、該第一バルブ手段が該第一通気出口手段
    を閉じ、該第一バルブ手段は該第一バルブ手段を該第二
    バルブ手段から該調節バルブの軸方向に偏移させる手段
    を有し、該フロート手段は該第１レベルより上の液体燃
    料レベルに応答して、該第一バルブ手段の該偏移させる
    手段に抗して、該第二バルブ手段を該第二通気出口手段
    に係合シールさせて該調節バルブ手段を閉じるように構
    成された、 上記調節バルブ。
  8. 【請求項８】前記第一および第二通気出口手段は、前記
    調節バルブ手段内で、径方向に互いにずれており、前記
    第一および第二通気出口手段と各々心合わせする前記第
    一および第二バルブ手段も、径方向互いにずれている、
    請求の範囲第７項記載の調節バルブ。
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