JP3692323B2 - 給油用ベント管路のための安全弁 - Google Patents

Description

【０００１】
【従来技術】
給油中に発生するガスを回収するため、及びガスが大気中に拡散しないようにするために、ガソリンスタンドの給油ホースに吸引装置が備えられていることは公知である。しかしながら、これは、環境汚染を完全に回避するためには、しばしば不十分となる。そのうえ、吸引装置に相当する装置を依然として所有しないガソリンスタンドも存在する。したがって、さまざまな国では、ガソリンエンジンを備えた乗用車に対して、停車中及び走行中のタンクから蒸発する炭化水素ばかりではなく、給油の際にガソリンタンクから排出される炭化水素含有ガスも活性炭キャニスターで分離しなければならないという規制が存在する。したがって、タンク通気システムを備えた最新の自動車には、相応する装置が取り付けられている。このようにして燃料タンクは、通常は運転用ベント管路を介して活性炭キャニスターに結合され、その結果、走行中及び給油の際の停止中にタンクから漏れ出るガスは、活性炭キャニスター内に凝縮する。
【０００２】
さらに、断面が本質的により大きな寸法である第２の給油用ベント管路が備えられており、この給油用ベント管路によってタンク給油口が活性炭キャニスターに結合されている。給油時には、給油口にノズルを差し込むことによってはね蓋が開き、このはね蓋によって、給油時に発生するガスも、及び燃料が流入することによりタンクから排出されるガスも給油用ベント管路、すなわち活性炭キャニスター中に流入する。ガスが給油過程においてノズルのそばを通り、給油口を介して大気中に拡散することがないように、ここで取り上げている構想の場合には給油口とノズルの間にシールが設けられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、給油用ベント管路の公知の形態及び装置では、例えばタンクが満杯である場合、又は誤用によりタンクが過剰に充填されている場合に、例えば、スイッチが切れないなどのノズルの誤作動によって液状燃料が給油用ベント管路を介して活性炭キャニスター中に達する可能性がある危険が排除されていない。このように活性炭キャニスター中に液状燃料が流入することよって、結果として混合気生成が阻害されかつ場合によっては触媒コンバーターが損なわれる。このような理由から、給油用ベント管路に、活性炭キャニスターへの液状燃料の流入を確実に防止すべき安全弁が取り付けられている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は、上記の公知技術から出発して、活性炭キャニスター中への液状燃料の流入を確実に防止する安全弁、特に自動車の給油口と活性炭キャニスターの間の給油用ベント管路のための安全弁を提供することである。この課題は、本発明によれば、給油用ベント管路で使用される安全弁がフロート弁として形成され、かつ給油用ベント管路内、すなわち安全弁内への燃料の流入によって安全弁の出口がフロートによって閉鎖される安全弁であって、安全弁が外部に通じる管路を備え、この管路が、ダイアフラムによって作動する閉鎖装置によって常圧では密閉され、安全弁内の圧力が高まることにより、外部に通じている公害防止用接続管の閉鎖装置の開放がダイアフラムによって実施又は促進される安全弁によって解決される。したがって、安全弁内へ燃料が流入する場合に、まず先に活性炭キャニスターへの弁出口が閉鎖され、そして、次に弁内の圧力上昇の結果として外部に通じている閉鎖装置が開き、そして流入した燃料を外部に排出することができる。
【０００５】
フロートは、出口の下方脇に配置されている回転軸を中心に回転可能であり、弁出口でポペット弁を作動させるリンク機構を備えている。フロートがその軸を中心に回転すると直ぐに、ポペット弁がその弁座に向かって動かされ、出口を閉鎖する。ポペット弁自体を、スライドレールを介して出口短管内で案内することが可能である。著しく簡単な方法で、リンク機構は、ポペット弁と結合しているボルトと、フロートと結合し、ボルトを取り囲むすべり連結リンクとから形成されている。フロートを、双安定のばねによって、その端部位置に保持することができる。これによって、フロートによるポペット弁の早すぎる開放を防止することができる。燃料の流出によってフロートの浮力が調節可能な値より低くなって初めてポペット弁が開く。
【０００６】
公害防止用接続管のための閉鎖装置は、ばね力で支えられているポペット弁によって形成され、ポペット弁は、弁室の中に配置されたダイアフラムによって、リンク機構を介して作動する。ダイアフラムは、弁内の圧力に依存して作動する。活性炭キャニスターへの出口が閉鎖することによって弁内部の圧力が増加する。この圧力がダイアフラムに作用し、ダイアフラムは、てこリンク機構を介して、開閉ばねの力に対抗して公害防止用弁を開く。
【０００７】
給油する際に、安全弁と活性炭キャニスターの間の配管の中の損失水頭によって、及び活性炭キャニスター中のスロットル損失によって公害防止用接続管の閉鎖装置が早く開きすぎないようにするために、安全弁の弁出口とダイアフラムの上側との間を比較的迅速に等圧化することが必要である。このような理由から、ダイアフラムの上側にフタが被せられており、これによってダイアフラムとフタの間に形成された内部空間は、導管によって活性炭キャニスターへの弁連結用短管と接続されている。活性炭キャニスターへのこの出口短管が閉じられないのであれば、弁ハウジング内の圧力は、導管を介してダイアフラムの上側に伝達され、その結果、ダイアフラムの上側と下側は圧力が同じになる。このような場合、公害防止用弁の弁体に対する圧力が公害防止用弁の開閉ばねの力を上回ることにより、弁室内の圧力によって初めて公害防止用弁が開く。この場合には出口における導管の流出口をポペット弁の密封弁座内に設けることができ、それによって、ポペット弁によって出口と同様導管も閉鎖される。
【０００８】
弁に燃料が注入され、公害防止用接続管の閉鎖装置が開いた後、タンク給油口から弁までの導管の中及び弁の中に存在する燃料が公害防止用接続管を介して完全に流出することを保証するために、ダイアフラムは緩衝機能を備えている。このために、ダイアフラムの内部空間内に逆止弁、例えばマッシュルーム形状のダイアフラムを有する中間壁が設けられ、さらにフタと中間壁によって形成された隣接空間は、隣接導管により出口に接続され、このとき、マッシュルーム形状のダイアフラムの密封面に少なくとも１個の絞り溝が設けられている。ダイアフラムは、絞り溝の箇所に、決められた粗さ及び多孔度を備えることができる。
【０００９】
ダイアフラムに圧力がかかることによって、マッシュルーム形状のダイアフラムの平面が持ち上がり、内部空間の空気は、活性炭キャニスター連結用短管に追い出される。公害防止用接続管の弁が開くと、安全弁の中が減圧する代わりに、燃料が周囲環境に流出する。安全弁と給油口からの導管とを完全に空にすることを達成するために、絞り溝によって、又は逆止めダイアフラムの接触面もしくはこれに向き合う面の決められた粗さによってダイアフラム上の空間内への空気の流入が遅延され、それによって、公害防止用弁が時間的な遅れをもってやっと再び閉じる。
【００１０】
最終的に、弁ハウジングを閉鎖装置の領域で凹所として形成することは、公害防止用接続管が開いた場合に安全弁内に存在するガスが流出すること及び場合によっては燃料が安全弁内に残留することを防ぐため、一定の条件下で有利である。この凹所によって、燃料の液面がその上に配置されたハウジング縁部のレベルより低い場合に初めてガスが漏れることが可能になるということが達成される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に本発明を添付の図に基づいた実施例についてより詳細に説明する。
【００１２】
安全弁１は、入口３及び出口４ならびに公害防止用接続管５を有するハウジング２から構成される。タンクの給油口からのガスは、給油用ベント管路によって安全弁１の入口３に導かれ、さらに出口４を介して、活性炭キャニスターへの連結用短管に達する。通常の状態では閉鎖装置６によって閉じたままになっている公害防止用接続管５と同様に、安全弁１の出口４は密閉可能である。出口４は、通常の状態では開放されたままである。出口は、燃料が安全弁１内に流入すると、フロート７によって閉鎖することが可能である。しかし、流入した燃料は、フロート７を介して出口４を閉じるばかりではなく、安全弁１内の圧力を上昇させる。高められた圧力は、結果としてダイアフラム８を押し上げ、それによって、ダイアフラム円板９がダイアフラム８とともにその下の位置からアウトラインで示された上の位置に移動する。ダイアフラム８は、リンク機構10と結合しており、リンク機構によって閉鎖装置６の開放が行われる。
【００１３】
入口３を介して安全弁１内に燃料が流入すると、フロート７が出口４の下方脇に配置されている回転軸11のまわりを回転する（これについては図２及び３も参照のこと）。フロートにすべり連結リンク12が取り付けられ、このすべり連結リンクは、出口４をふさぐポペット弁14に取り付けられたボルト15をすべり連結リンクのリンクスリット13で取り囲んでいる。ポペット弁14は、三本足のスライドレール16を介して出口短管17内に案内される。フロート７に双安定のばね18が取り付けられ、この双安定のばねは、その片方の脚部19がフロート７に固定され、もう一方の脚部20が横方向梁21に接している。
【００１４】
閉鎖装置６は、同様にポペット弁25として形成され、ばね26によって弁座に押し付けられている。ダイアフラム円板９には、ロッド27が取り付けられており、このロッドの末端は、軸28を中心に回転可能なベルクランク29に作用する。ベルクランク29は、ポペット弁25のタペット30を動かす。タペット30は、横方向梁31内を案内される。タペット30は、壁33の下側をくぐり抜ける屈曲部32を有する。壁33は、ガス遮断壁として機能し、その結果、ガスが公害防止用接続管５に達するのは、液面が遮断壁33の下端よりも低くなった場合に初めて可能となる。このことは、ハウジング２が閉鎖装置６の領域で凹所として最も低い箇所を有するように形成されていることにより、ハウジング２全体が下り勾配形に形成されていることによってさらに促進される。
【００１５】
ダイアフラム８にはフタ35が被せられている。フタ35とダイアフラム８の間に生じた内部空間36は、導管37を介して出口４とつながっている。このとき、出口４における導管流出口38は、ポペット弁14によって出口４ならびに導管37がともに密閉されるように、ポペット弁弁座の密封弁座39内に設けられている。これによって、出口４が開くよりも先に、閉鎖装置６が閉鎖されることが防止される。
【００１６】
リンク機構にバックラッシュを設けることができ、それによって、リンク機構が遅れて作動する。このとき、導管37は省略することができ、隣接導管43で十分である。ダイアフラム８の固有剛性は、リンク機構を押し戻し、公害防止用弁を閉じる反対圧力として十分である。
【００１７】
公害防止用接続管５の閉鎖装置６が閉じる際の緩衝効果のさらなる改善は、ダイアフラム８とフタ35の間の内部空間36の中に、マッシュルーム形状のダイアフラム41が取り付けられた中間壁40を設けることによって達成される。このとき、マッシュルーム形状のダイアフラム41を備える中間壁40とフタ35との間に隣接空間42が形成される。この隣接空間42は、隣接導管43を介して出口短管17に接続されている。中間壁40に密着しているマッシュルーム形状のダイアフラム41の密封面に少なくとも１個の絞り溝が設けられ、この絞り溝によって短管17からのガスが遅れて内部空間36に流入可能となる。したがって、マッシュルーム形状のダイアフラム41によって、ガスは、内部空間36から中間壁40の孔44を介して隣接空間42に、さらにそこから導管43を通して短管17にすばやく排出される。これに対して逆の方向では、ガスが導管43を介して隣接空間42への、及びマッシュルーム形状のダイアフラム41の密封面における詳細に示されていない絞り溝への流入は著しく遅延される。
【００１８】
弁６が閉じていて初めてダイアフラム８が作用することがなお付記される。公害防止用接続管５が開いている場合には、安全弁が直接の溢れ弁として機能する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 安全弁の縦断面を示す。
【図２】 安全弁の図１のＡ−Ａ線に沿った断面を示す。
【図３】 図１のＢ−Ｂ線に沿った断面を示す。

Claims (13)

1. 自動車のタンク給油口と活性炭キャニスターの間の給油用ベント管路のための安全弁であって、
   前記給油用ベント管路内に組み込まれている前記安全弁（１）がフロート弁として形成され、前記給油用ベント管路内、すなわち前記安全弁（１）内に燃料が流入した場合、前記安全弁（１）の出口（４）がフロート（７）によって閉鎖され、
   前記安全弁（１）が外部に通じる公害防止用接続管（５）を備え、この公害防止用接続管がダイアフラム（８）により作動する閉鎖装置（６）によって、常圧において密閉され、
   前記安全弁（１）内の圧力が高まることによって、前記ダイアフラム（８）が前記公害防止用接続管（５）の前記閉鎖装置（６）を開放し又は開放を促進することを特徴とする安全弁。
2. 前記フロート（７）が、前記出口（４）の下方脇に配置されている回転軸（11）を中心に回転し、前記出口（４）でポペット弁（14）を作動させるリンク機構を備えていることを特徴とする請求項１記載の安全弁。
3. 前記ポペット弁（14）が、スライドレール（16）を介して弁出口短管（17）内で案内されることを特徴とする請求項２に記載の安全弁。
4. 前記リンク機構が、前記ポペット弁（14）と結合したボルト（15）と、前記フロート（７）と結合しかつ該ボルト（15）を囲むすべり連結リンク（12）とから形成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の安全弁。
5. 前記リンク機構がバックラッシュ範囲を有することを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の安全弁。
6. 前記フロート（７）が、双安定のばね（18）によって、その端部位置に保持されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の安全弁。
7. 前記公害防止用接続管（５）の前記閉鎖装置（６）が、ばね力で支持されているポペット弁（25）からなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の安全弁。
8. 前記ダイアフラム（８）の上側にフタ（35）が被せられ、前記ダイアフラム（８）とこのフタ（35）の間に形成されている内部空間（36）が、導管（37）を介して前記安全弁（１）の前記出口（４）と接続していることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の安全弁。
9. 前記出口（４）での前記導管（37）の導管流出口（38）が前記ポペット弁の密封弁座（39）内に設けられ、それによって、前記ポペット弁（14）によって前記出口（４）ならびに前記導管（37）がともに密閉可能であることを特徴とする請求項８に記載の安全弁。
10. 前記ダイアフラム（８）と前記フタ（35）の間の前記内部空間（36）内に、逆止弁を有する中間壁（40）が設けられ、前記フタ（35）とこの中間壁（40）によって形成される隣接空間（42）が隣接導管（43）を介して前記弁出口短管（17）と接続されていることを特徴とする請求項８又は９に記載の安全弁。
11. 前記逆止弁がマッシュルーム形状のダイアフラム（ 41 ）を含み、該マッシュルーム形状のダイアフラム（ 41 ）の密封面に少なくとも１個の絞り溝又は同等のものが備えられていることを特徴とする請求項１０に記載の安全弁。
12. 弁ハウジング（２）が前記公害防止用接続管（５）の前記閉鎖装置（６）の領域で凹所として形成されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の安全弁。
13. 前記凹所の上側にガス遮断壁（33）が設けられていることを特徴とする請求項１２に記載の安全弁。

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