JP5035686B2 - 小型エンジン用燃料タンクシステムの燃料蒸気放出制御 - Google Patents

Description

本発明は、可搬機器分野に用いられる小型エンジン用燃料タンクシステムに関し、例えば、移動可能な動力発生セット、ガーデントラクター、芝刈り機、及び他の同様な装置であって、燃料タンクをエンジンの上か、これに近接して取付けるものに関する。このタイプの燃料タンクは、典型的に、フィラーキャップを取外してから、注ぎ口を備えた容器から燃料を注入したり、じょうごを用いて、容器から注入することで、燃料の補給を行っている。

近年、小型エンジン用燃料システムは、燃料蒸気の放出制御に関して規制下に置かれており、エンジン操作中と不使用時に、燃料タンクからの燃料蒸気の放出を防ぐことが求められている。

従前、小型エンジン用燃料システムでは、よく、燃料を引抜く際に、燃料タンク内にメイクアップエアーを提供するために、フィラーキャップ内にオープンベントを備えていたが、これによって、燃料蒸気を大気中に逃がしていた。

小型エンジン用燃料タンクが燃料蒸気を放出させないように規制を満たすためには、フィラーキャップをシールして、燃料蒸気の放出を防ぐ必要がある。但し、フィラーキャップをシールする場合、エンジン操作中に燃料タンクにメイクアップエアーを与える他の設備が必要になる。さらに、オーバープレッシャーリリーフ用の設備が必要になる。

従って、小型エンジン用燃料タンクをシールするとともに、メイクアップエアーとオーバープレッシャーリリーフを可能にし、しかも燃料タンクの再構成や再加工を必要とすることなく、経済的な仕方でこれらを達成するための方法又は手段が望まれている。

そこで、本発明は、燃料タンク内に燃料蒸気放出制御弁を備えて、燃料タンクの外に延びる通路内での燃料蒸気の流れを制御し、また、転覆又は転倒用の弁を備えて、液体燃料が燃料タンクから逃げることを防止させる。燃料蒸気ベント弁は、所定の正圧に達するまで燃料タンク内の燃料蒸気を保持する常閉弁を含み、また、燃料蒸気ベント弁は、燃料を引抜く際や燃料タンク内に大気圧より低い圧力が生じる際、例えば燃料タンクの冷却時に、メイクアップエアーを燃料タンク内に流入させる逆流チェック弁（逆止弁）を含む。燃料蒸気ベント用通路は、燃料蒸気ストレージ装置か、エンジンの吸気口のいずれかに外接できる。また、本発明は、既存の燃料タンクに対して、燃料タンク内の所定のレベル又は深さまでフィラーチューブを延ばす取付部を含み、燃料補給中に燃料がフィラーチューブの下方端部に達した時、燃料をフィラーチューブ内で速やかに上昇させて、利用者に対して、燃料タンクが所望の充填レベルに達したことを知らせる合図を送る。この構成によって、燃料の過剰供給を防ぎ、かつ、燃料の液面上で燃料タンク内に燃料蒸気ドームを保つようにして、燃料蒸気ベント弁が適切に機能することを保証させる。

図１及び２を参照すると、符号１０を用いて本発明に従う小型エンジン用燃料タンクのアセンブリが概略的に示されているが、これには、既存の燃料タンクの壁構造１２と、新規なフィラーチューブ１４が含まれており、このフィラーチューブ１４の外側には、燃料蒸気を閉ざすための取外し可能な蓋（フィラーキャップ）１６が取付けられており、さらに、符合ｄを用いて示しているように所望の深さ又はレベルまで、燃料タンク内にフィラーチューブ１４の下方端部を延ばしている。

燃料タンクの壁の上方には別のアクセス開口部１８が形成されており、これを通って、符号２０を用いて概略的に示しているように、複合型の、転覆用と燃料蒸気ベント弁が装着されているが、これは、燃料タンク内に延びる下方ハウジング部２２と、外方に延長するフランジ２６を備えた上方ハウジング部２４とを含み、任意の適当な固定手段、例えば溶着によって、上記フランジ付近で、燃料タンクの壁に取付けられて、シールされている。

弁の下方ハウジング部２２は内部にフロート２８を配置しているが、このフロートの上方端部にフレキシブルな弁体（バルブメンバ）３０を取付けて、燃料がレベルｄより上に上昇する場合、例えば燃料がはね上がったり、過剰供給されたり、燃料タンクがかなり傾いたり転倒する場合に閉鎖させるが、このような状況下では、弁体３０を上方ハウジング部２４に形成された弁座３２上に着座させる。

弁座３２はベント用通路３４の下方端部に形成されており、またベント用通路３４は拡径された上方部３６と連通し、さらにこの部位３６は取付部（フィッティング）４０を介して外側に延びるベント用通路３８と連通するが、取付部４０を上方ハウジング２４の一部として形成することは可能である。

ベント用通路の拡径された上方部３６は内部に弁体４２（ポペット）をスライド自在に含み、この弁体４２は内部を通るようにブリード通路４４を有しており、さらに、ベント用通路３４の上方端部で上方の本体に形成される表面４８上で着座するように構成された下方の表面４６（常閉弁、常閉ヘッド弁、圧力応答弁、圧力リリーフ又はヘッド弁に相当）を有する。図３及び５に示すように、弁体４２が下方位置にある時、ベント用通路３４を通る流れは、拡径された上方部３６の通路ではなく、ブリード通路４４を介して行われる。

弁体４２は、内部に弁室５０を形成して備えており、またベント用通路３８と連通する通路５４の下方端部上で、反対側の位置に弁座５２を形成して備えている。弁室５０は、内部に逆止弁の弁体５６（バキュームリリーフ弁）を取付けているが、この弁体５６は、例えばプラスチック製で、比較的に軽量な球として構成されていてもよく、燃料タンク内に正圧が存在する時に、弁座５２上に着座して、通路５４を閉ざす。

図３、４及び５を参照すると、拡径部３６は、内部で弁体４２をスライドさせることが示されているが、スロット又は通路６０を内部に形成して備えており、弁体４２が上方位置にあって、表面４８上で着座しない時には、燃料蒸気がベント用通路３８と流通することを可能にする。

操作中、フィラーキャップ１６が外されて、フィラーチューブ１４を介して燃料タンクに燃料が補給されて、燃料のレベル（液面）が高さｄに達した時、燃料補給を続けると、燃料のレベルがフィラーチューブ１４内で速やかに上昇して、燃料タンクが所望の充填レベルに到達したことを視覚的に知らせる合図を利用者に送る。燃料補給後にフィラーキャップを移して、燃料タンクが正常な位置、つまり、実質的に傾けられていない位置にある限り、ベント用通路３８を除いて燃料タンクをシールして、フロート弁３０によって弁座３２を閉鎖させる。

燃料タンク内の燃料蒸気圧が実質的に大気圧になるか、これをわずかに上回る時、図３に示すように、弁体４２は弁座用の表面４８上に着座して、小量の燃料蒸気のみが弁室５０内に流入できるようにして、ブリード通路４４を通る流れによって、球状の弁体５６を弁座用の表面５２上に着座させて、燃料蒸気が逃げることを防止させる。燃料蒸気圧が上昇して、図４に示す位置に向って弁体４２が上方移動すると、燃料蒸気が通路６０を通ってベント用通路３８内に向うことを可能にする。そして、図１に示すように、ストレージ装置７０か、エンジンの吸気口７２のいずれかに向わせる。

燃料タンクが急に冷やされて、燃料タンク内の燃料蒸気圧が大気圧よりも下に低下する事態が生じると、燃料タンク内にバキュームが形成されて、球状の弁体５６を上方の弁座５２から下降させて、メイクアップエアーが燃料タンク内に流入できるようにする。尚、この状態は、燃料タンクから燃料が引抜かれる時にも起こり得ることを理解されたい。

従って、本発明は、現行の規制を満たすように燃料蒸気の放出を制御するための、簡単で、比較的に低コストで、かつ容易に装着を行う技術を、既存の小型エンジン用燃料タンクを修正するように提供する。本発明は、燃料タンク内に延びるフィラーチューブを、燃料蒸気ドームを維持するために、燃料蒸気ベント弁／転覆弁と組み合わせて、ストレージ装置やエンジンの吸気口のいずれかに接続する際に、燃料蒸気が大気に逃げることを防止する。

以上、図に示した実施形態を参照して、本発明について説明したが、本発明に対して修正や変更を加えることは可能であって、本発明は、添付した特許請求の範囲によってのみ範囲を定められることを理解されたい。

小型エンジン用燃料タンクを概略的に示した断面図であって、本発明に従うフィラーチューブと燃料蒸気ベント弁を装着し、破線で示すように燃料蒸気ストレージ装置か又はエンジンの吸気口に接続した状態を示す図である。 図１に示した燃料蒸気ベント弁に関する拡大図である。 図２の要部拡大図であって、燃料蒸気ベント弁を閉鎖させた状態を示す図である。 図３と同様の図で、燃料蒸気ベント弁を開口させた状態を示す図である。 図３と同様の図で、燃料タンク内のバキュームに応じて逆止弁を開口させた状態を示す図である。

Claims (23)

1. 小型エンジン用燃料タンクの燃料蒸気放出制御システムであって、
   （ａ）小型エンジンに用いられ、実質的に燃料蒸気を透過させない壁構造を有する燃料タンク（１２）と、
   （ｂ）前記燃料タンク内からの燃料蒸気を受取るように配置されて、ベント用通路（３８、３４）を含み、前記燃料タンク内の燃料のレベルが所定のレベルまで上昇した時、前記ベント用通路を閉鎖させるように操作可能な燃料蒸気ベント弁（２０）と、
   （ｃ）前記燃料タンクの壁を貫通するように配置されて、下方端部を前記燃料タンク内で所定の深さｄまで延ばして、前記燃料蒸気ベント弁が閉鎖される前に、燃料補給中に前記燃料タンク内で上昇する液体燃料によって閉鎖されるように、前記燃料タンク内に燃料蒸気ドームを形成するフィラーチューブ（１４）と、
   （ｄ）前記燃料タンク内の燃料蒸気圧が大気圧をわずかに上回る圧力の時、前記ベント用通路内の燃料蒸気の流れを防ぎ、前記燃料タンク内の燃料蒸気圧が前記圧力より大きい所定の燃料蒸気の正圧で開口するように操作可能な常閉弁（４６）を含むことを特徴とするシステム。
2. 前記常閉弁（４６）は、常閉位置にある時、限定的な流れを可能にするように、前記常閉弁をバイパスさせるブリード通路（４４）を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 前記常閉弁（４６）は、前記燃料タンク内に大気圧より低い圧力が生じる時、キャニスタから前記燃料タンクまで燃料蒸気の逆の流れを可能にするように操作可能なバキュームリリーフ弁（５６）を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
4. 前記ベント弁は、移動可能な弁体（４２）をバキュームリリーフ弁とともに含み、これらを通って逆の流れを行えるように配置したことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
5. 前記バキュームリリーフ弁（５６）は球状の弁体を含み、これを前記弁体（４２）に形成される弁座に対して移動可能にしたことを特徴とする請求項４に記載のシステム。
6. 前記ベント用通路を、（ａ）燃料蒸気ストレージ装置（７０）と（ｂ）エンジンの吸気口（７２）のいずれかに接続したことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
7. 小型エンジン用燃料タンクからの燃料蒸気放出の制御方法であって、
   （ａ）実質的に燃料蒸気を透過させない壁構造を有する燃料タンク（１２）を形成し、
   （ｂ）前記燃料タンク内の燃料蒸気をベント用通路（３８）からキャニスタまで流通させるように燃料蒸気ベント弁（２０）を配置して、前記燃料タンク内の液体燃料が所定のレベルに達した時、前記ベント弁を閉鎖させるようにし、
   （ｃ）前記壁構造を貫通するようにフィラーチューブ（１４）を取付けて、このフィラーチューブの下方端部を前記燃料タンク内で所定の深さｄまで延ばして、前記ベント弁が閉鎖する前に、前記燃料タンク内で上昇する液体燃料によって閉鎖されるようにして、前記燃料タンク内に燃料蒸気ドームを形成し、
   （ｄ）前記ベント弁の通路内に、常閉弁（４６）を取付けて、前記燃料タンク内の燃料蒸気圧が大気圧を越える所定のレベルに達するまで、（ａ）前記キャニスタと（ｂ）前記エンジンの吸気口（７２）のいずれかに燃料蒸気が流れることを防止させることを特徴とする方法。
8. 前記常閉弁を取付けるステップでは、限られた流れを可能にするように、前記常閉弁をバイパスさせるブリード通路を形成することを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 前記常閉弁を取付けるステップでは、バキュームリリーフ弁（５６）を設けて、前記燃料タンク内で大気圧より低い圧力が生じた時に前記リリーフ弁を開口させて、前記キャニスタから前記燃料タンクまで燃料蒸気を流すことを特徴とする請求項７に記載の方法。
10. 小型エンジン用燃料タンク内での燃料蒸気のベントの制御方法であって、
    （ａ）燃料タンクの壁を貫通するようにフィラーチューブ（１４）を取付けて、このフィラーチューブの一方の端部を前記燃料タンク内で燃料を充填する際の所定の深さｄまで延ばし、
    （ｂ）フロート操作型のベント弁（２０）を燃料蒸気のベント用通路に配置して、燃料蒸気をベントさせるように、また、上昇する燃料のレベルが前記深さｄに達すると前記ベント弁を閉鎖させるように、さらに、燃料蒸気のベント用通路を（ａ）ストレージキャニスタと（ｂ）エンジンの吸気口のいずれかに接続させるようにし、
    （ｃ）前記ベント弁内に圧力リリーフ弁（４６）を取付けて、前記燃料タンク内の燃料蒸気圧が大気圧を越える所定の最小値を下回る時、ここを通るベント流を防止させることを特徴とする方法。
11. 前記圧力リリーフ弁を取付けるステップでは、バキュームリリーフ弁（５６）を取付けて、前記燃料タンク内に大気圧より低い圧力が生じる時に逆の流れを可能にすることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 前記圧力リリーフ弁を取付けるステップでは、前記圧力リリーフ弁が閉鎖される時、限られた流れを可能にするように、前記圧力リリーフ弁をバイパスさせるブリード通路を形成することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
13. 燃料蒸気ストレージ装置と接続された小型エンジン用燃料タンク内で燃料蒸気ドームを保つためのシステムであって、
    （ａ）前記燃料タンク内の所定の充填深さ／レベルｄまで一方の端部を延ばして、他の端部に前記燃料タンクの外部と連通するように利用者によって操作可能な蓋（１６）を取付けたフィラーチューブ（１４）と、
    （ｂ）前記燃料タンク内から前記ストレージ装置まで燃料蒸気のベント用通路を形成する手段（３８）と、
    （ｃ）前記ベント用通路内に配置されて、前記燃料タンク内で所定の閾値を下回る燃料蒸気圧に応じて、実質的に燃料蒸気の流れを防ぎ、かつ前記燃料タンク内で燃料蒸気圧が前記閾値に達した時に、実質的に燃料蒸気を前記ストレージ装置に流すことを可能にするように操作可能な圧力応答手段（４６）と、を含み、
    前記蓋を取外し、前記フィラーチューブを介して燃料を補給する時に、燃料が前記所定のレベルｄに達したら、前記燃料を前記燃料タンク内よりも前記フィラーチューブ内で実質的に速く上昇させて、充填レベルの合図を視覚的に送って、前記燃料タンク内で燃料蒸気ドームを保つことを特徴とするシステム。
14. 前記圧力応答手段は、燃料蒸気の流れを防ぐためにベント用の弁座（４８）上で閉鎖するように移動可能な弁体（４２）を含み、かつ、前記弁体をバイパスさせるブリード通路を含み、限られたブリード流を可能にすることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
15. 前記弁体は球状の構成を有することを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
16. 前記圧力応答手段は、圧力リリーフ弁を含むことを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
17. 前記圧力リリーフ弁は、逆流用バキュームリリーフ弁（５６）を含むことを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
18. さらに、燃料のレベルが前記燃料タンクの充填レベルに達した時に、前記ベント用通路を塞ぐように操作可能なフロート操作型の弁（３０）を含むことを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
19. 小型エンジン用燃料システム内での燃料蒸気放出の制御方法であって、
    （ａ）燃料タンクにフィラーチューブ（１４）を取付けて、この一方の端部に操作可能な蓋（１６）を設け、反対側の端部を前記燃料タンク内で所定の充填レベル／深さｄまで延ばして、前記レベル／深さｄに燃料が達した時、前記燃料タンク内よりも前記フィラーチューブ内でより速く燃料を上昇させて、前記燃料タンク内に燃料蒸気ドームを形成させ、
    （ｂ）前記燃料タンクの内部からこの外部まで燃料蒸気ベント用通路（４４、３８）を形成し、
    （ｃ）前記ベント用通路内に、常閉圧力応答弁を取付けて、前記燃料タンク内の燃料蒸気圧が大気圧をわずかに上回る圧力の時、前記ベント用通路内の燃料蒸気の流れを防ぎ、前記燃料タンク内の燃料蒸気圧が前記圧力より大きい所定のレベルに達した時に、前記弁を開口させることを特徴とする方法。
20. 前記燃料蒸気ベント用通路を形成するステップでは、この通路内にフロート操作型の弁（３０）を取付けて、前記圧力応答弁（４６）と前記通路を流通させることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
21. 前記圧力応答弁を取付けるステップでは、バキューム応答型の逆止弁（５６）を取付けることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
22. 前記燃料蒸気ベント用通路を形成するステップでは、前記燃料タンク内で、アクセス開口部（１８）上にベント弁を取付けることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
23. さらに、前記ベント用通路を、（ａ）ストレージ装置と（ｂ）エンジンの吸気口のいずれかに接続することを特徴とする請求項１９に記載の方法。

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