JP5467434B2 - ベントバルブ - Google Patents

Description

本願は、２００６年１２月２２日出願の米国特許出願No.60/871,594の利益を主張し、その全体を参考として含む。

本発明は、概してロールオーバーベントバルブに関し、動的な状態で液体のキャリーオーバーを防止することができるロールオーバーベントバルブを含む。

燃料レベルに応答するベントバルブは、自動車の燃料タンクに一般に使用されている。ベントバルブは、燃料タンク内に配置され、燃料が所定のレベル以下のときには開放を維持し、燃料がバルブに達すると閉じる。これらのバルブには、異常な燃料レベルまたは車両の異常な傾斜に応答してタンクから燃料蒸気の出口を閉じる"ロールオーバー"バルブと、燃料タンクが給油中に"フル"レベルに達したときに閉位置となる燃料遮断または"給油制御"バルブとの２つの用途がある。

車両が横転した（rollover）場合に燃料タンクの蒸気ベントラインから燃料が漏れるのを防止するため、自動車の燃料タンクは、車両が通常の直立位置から限界量を越えて傾いた場合に、蒸気ベントを閉じるバルブを一般に備えている。このようなロールオーバー／ベントバルブは、正常な運転であっても、ロールオーバーしたときであっても、液体燃料が蒸気ベントから飛び出るのを防止するために、燃料の液面が所定のレベル以上に上昇したときにバルブを閉じるフロートが通常採用されている。最大レベルに達するいかなる燃料レベルでも蒸気ベントを行うために、一般に、バルブは、最も高い位置、つまり、燃料レベルの最も深い位置に配置される。

ロールオーバーベントバルブは、燃料蒸気を車両の燃料タンクから大気またはカーボンキャニスタのような蒸気回収システムへ逃すことができる。このようなバルブは典型的に、タンク内の燃料がバルブのレベルより下になると、燃料タンクの内部をカーボンキャニスタに逃し、また、ロールオーバーした状態で燃料が急上昇すると、フロートによって閉じられる。燃料の液面が急上昇するのに応答してバルブを閉じることは、液体燃料がカーボンキャニスタに溢れるのを防止する。ロールオーバーバルブとしてというよりも、給油制御バルブとして採用する場合には、サージというよりも燃料の給油レベルと燃料タンクや給油パイプ内の圧力ヘッドの結果に応答して、燃料給油ノズル内に設けられた自動遮断装置を作動させて閉鎖する。

ロールオーバーベントバルブは一般に、燃料の液体と蒸気を区別するのに使用される。このバルブは、蒸気の存在においては蒸気に流れを提供すると共に、液体の存在においては液体が流れるのを阻止することができ、様々な条件の下でそのように行うことができる。通常のロールオーバーベントバルブは、静的条件の下で様々な有効度で機能を発揮する。静的条件の下で、通常のロールオーバーベントバルブは、液体の存在において浮力で閉じるよう付勢されるフロートとバネ機構を使用することができる。フロートはバネ力よりも重く設定されており、液体が存在しないと開位置にフロートが移動できる。

ベントバルブには、動的条件のときに液体がキャリーオーバーするのを阻止する必要性が課題として残っている。

上記課題を解決するために、本発明のベントバルブは、燃料タンク内の最も高い位置に上端が配置され、キャニスタに通じるベントラインが接続されるベントバルブであって、該ベントバルブの前記上端の近くに位置する上側半部に配置されたベント窓を含むアウタースリーブと、該アウタースリーブ内に配置され、前記上側半部に配置されたベントスロットを含むハウジングと、前記ベントスロットの前方に配置され、前記ベントバルブの前記上端から下端に向かって伸びるバッフルと、前記バッフル内に設けられ、前記ベントラインに通じるベントオリフィスと、前記アウタースリーブ内に配置され、上昇および下降移動するフロートと、該フロートに接続され前記フロートが上昇移動したときに前記ベントオリフィスを閉じるように形成されたフラッパーと、を含み、前記ベント窓は、前記ベントスロットよりも前記ベントバルブの前記下端の近くに位置することを特徴としている。
本発明の実施の形態では、フロートを上昇移動させるスプリングと、エンドキャップとを含んでいる。本発明の実施の形態では、ベント窓とベントスロットとが、互いに反対位置の、たとえば、ほぼ１８０°離れた位置とすることができる。また、前記バッフルは、ベントバルブの上端から下端に向けて伸びており、ベントスロットの全体の前方に配置されるが、ベント窓の全体の前方に配置されないことを特徴とする。

本発明のいろいろな特徴は、図示した実施の形態と無制限の実施例を用いた以下の詳細な説明から、当業者に明白となるであろう。

図１は、本発明の実施の形態と一致するバルブを採用した車両の燃料システムの模式図である。 図２は、本発明のバルブの実施の形態の断面図である。 図３は、本発明のバルブの実施の形態の側面図である。 図４は、本発明のバルブの実施の形態の底面側の斜視図である。 図５は、本発明のバルブの実施の形態に使用することができるフラッパー、フロート、およびフロートスプリングを含む一般的な内部バルブ機構を示した断面図である。 図６は、本発明のバルブの実施の形態の底面側の斜視図で、エンドキャップ構造を含んでいる。

本発明の実施の形態を、附属の図面を参照しつつ、実施例によってここに述べる。
ここで、本発明の実施の形態を、附属の図面に示された実施例を参照しながら詳述する。本発明は、実施の形態と連結して記述されるが、実施の形態が本発明を制限するものでないことは理解されるであろう。それどころか、本発明は、実施の形態や添付された請求の範囲によって明確にされる本発明の範囲と精神に含まれるものであれば、代替、一部変更、および相当するものをカバーする。

ここで図１を参照すると、車両の燃料システムの模式図が示されており、ロールオーバーベントバルブ１０は一般に、車両の燃料システムのタンク１２に取り付けることができる。車両の燃料システムは、浸漬（ディップ）チューブ１１と、再循環ライン１３と、給油カップ１５と、給油ノズル１７とを含めることができる。車両の燃料システムは、燃料タンク１２に燃料を導入するための給油パイプ１４と、燃料の蒸気をタンク１２からベントバルブ１０を介してベントライン１８経由で逃す蒸気キャニスタ１６とを含めることができる。燃料タンク１２内の燃料レベルがバルブ１０の下にある場合には、バルブ１０が開いて、キャニスタ１６に燃料の蒸気を逃す量を高くすることができる。燃料がスロッシングやサージし、あるいはロールオーバ−の状況が存在することにより液体燃料がバルブ１０に達すると、バルブ１０は、閉じるよう応答し、これによって、蒸気キャニスタ１６への流れを遮断してキャニスタ１６を飽和から保護することができる。

図２および図３に概略で示したように、バルブ１０は、中空のアウタースリーブ２０を備えてなり、望まれるならばアウタースリーブ２０は円筒形または略円筒形の形状とすることができる。アウタースリーブ２０は、たとえば耐油性のプラスチックを、そして望まれるならば、燃料タンク１２の壁に取り付けることができる。

この実施の形態では、アウタースリーブ２０はベント窓２２を含めることができる。ベント窓２２は、バルブが開の状態のときに燃料の蒸気を逃すのを許容するように形成することができ、また、以下にさらに詳細を記述するように、アウタースリーブ２０の内部に液体燃料が流入してフロートが閉の位置に上昇するのを許容するよう形成することができる。或る実施の形態では、ベント窓２２は一般に正方形または長方形とすることができるが、しかしながら他の実施の形態では、ベント窓２２は円形または略円形とすることができる。ベント窓２２は、少なくともアウタースリーブ２０と比較して、概ね小さくすることができる。たとえば、この実施の形態のみであるが、ベント窓２２は、幅と高さをほぼ６ｍｍ×ほぼ６ｍｍとすることができる。実施例のみで、これに限定されることはないが、他の実施の形態では、ベント窓２２は、幅をほぼ６ｍｍで高さをほぼ８ｍｍにすることができる。他の実施の形態では、ベント窓２２は、概ね円形で、直径をほぼ６ｍｍとすることができる。或る実施の形態では、ベント窓２２は、ほぼ２５ｍｍ²からほぼ５０ｍｍ²の範囲の面積とすることができる。ベント窓２２は、他の実施の形態ではこの面積よりよりも小さく、または大きくすることができる。ベント窓２２はバルブ１０の上方に（たとえば、頂点に向かって半分より上方に）配置することができる。ここで図３を参照すると、上記のように配置され、大きさが比較的小さい、キャリーオーバーを改良するためのベント窓２２が示されている。

図２を参照すると、バルブ１０はさらにハウジング２４を含めることができる。ハウジング２４は円筒形または略円筒形とすることができる。ハウジング２４はベントスロット２６（たとえば、内部ベントスロット）を含めることができる。ベントスロット２６は、バルブ１０の上側半部（たとえば、頂点に向かって上半分の第１半部）に配置することができる。ベントオリフィス３２に入った燃料の蒸気と液体は、さらに以下で概ね記述するように、ベントオリフィス３２へ上昇する前に、最初にバルブ１０を流れ降りる。

この実施の形態においては、概ね図２に示されているように、アウタースリーブ２０のベント窓２２とハウジング２４のベントスロット２６とが互いに概ね反対とすることができる（すなわち、互いにほぼ１８０°で配置することができる）。このような、ベント窓２２とベントスロット２６との配置は、燃料の液体と蒸気とを分離する助けとなるよう形成することができる。図４を参照すると、本発明の実施の形態によるベント窓２２とベントスロット２６との配置が図示されている。図４にはまた、アウタースリーブ２０に含められるアウタースリーブドレーン２８が示されている。

再び図２を参照すると、バルブ１０は、さらにインナーバッフル３０を含めることができる。インナーバッフル３０は、インナーベントスロット２６の前方に配置することができ、また、キャリーオーバーを減らす（すなわち、以下に概ね説明するように、液体がベントオリフィス３２に入り込むのを防ぐ）ことができる。この実施の形態では、インナーバッフル３０は、特別にベントスロット２６の前方に配置することができる。バルブ１０はまた、ベントオリフィス３２を含めることができる。この実施の形態では、ベントオリフィス３２は、以下に概ねさらに説明するように、バルブ１０内で上昇することのできるフロートのフラッパーによって、シールされることができる。

この実施の形態では、バルブ１０のアウタースリーブ２２は、内部バルブ機構を収容することができる。内部バルブ機構は、たとえば概ね図５に示されているような燃料応答フロート３４を備えることができる。フロート３４は、バルブ１０内のフロートチャンバ内に配置されて、燃料タンク１２内の燃料のレベルに応答して上昇および下降移動することができる。フロートの排水容積は最大にすることができるが、フロートの重量は最小にすることができる。フロート３４は、フロートチャンバ内で自由に摺動することができるような形状と大きさにすることができる。
この実施の形態では、フロートの容積は、バルブのパッケージングが許容する大きさにすることができる。たとえば、限定するわけではないが、フロートの排水容積は、略６．８ｃｍ³か、または、捕捉した気泡の容積を排水容積に含む場合に、略８．９ｃｍ³とすることができる。
他の実施の形態では、フロートの排水容積は、これよりも小さくまたは大きくすることができる。或る実施の形態では、フロートの排水容積は、６．０ｃｍ³よりも大きくすることができる。しかしながら、フロートの排水容積は、バルブ１０の機能を構成するように、それほど大きくする必要がない。
さらに、フロートの重量は、可能な限りゼロに近付くよう最小にすることができる。たとえば、限定するわけではないが、フロートの重量は、略９．３グラムとすることができる。他の実施の形態では、フロートの重量は、これよりも低くまたは高くすることができる。或る実施の形態では、フロートの重量は、１０．０グラムより小さくすることができる。この実施の形態では、動的状況下で、ベントバルブは、液体がベントオリフィスに達するよりも速く、組み合わせられたフロートが液体の存在に近付くのを許容し、また、再び開くのに先立ってベントオリフィスの近くから液体が離れるのを許容して、残りの液体が気流に連れられてバルブの外に運び出されるのを防止することができる。

この実施の形態では、てこ式のフラッパー３６（すなわち、フロート３４からオフセットされたディスクかハンドル）が含まれており、フロートの重量を最小にするのを許容して、フロート３４がより速く反応して浮力によりバルブ１０に近付くのを可能にしている。フラッパー３６は、フロート３４の上方の部分または端部に配置することができる。フラッパー３６は、バルブ１０内でフロート３４が上昇したときにベントオリフィス３２をシールすることができ、フロート３４によってベントオリフィス３２を開閉するよう作動し選択的に燃料蒸気をタンク１２からキャニスター１６に逃すことができる。

内部バルブ機構は、さらにフロートスプリング３８を含めることができる。フロートスプリング３８がフロート３４を移動させるため、フロート３４がスプリングベースの移動の範囲を有することができる。

長いフロートのストローク（すなわち、フロート３４が完全に開いた状態から閉じた位置まで移動する距離）は、流れを再び開にするときに、フロート３４がベントオリフィス３２からさらに離れることを許容することができる。より長いフロートのストロークは、フロート３４の頂点に残った液体が流れに流入するのを阻止することができる。この実施の形態では、フロートのストロークをほぼ３ｍｍよりも大きくすることができる。他の実施の形態では、フロートのストロークをほぼ６ｍｍにすることができる。

図６を参照すると、バルブ１０はさらにエンドキャップ４０を含むことができる。エンドキャップ４０は、ノズルまたはドレーンとして機能または作用するように形成することができる。この実施の形態では、エンドキャップ４０は、円錐形エンドキャップまたは円筒状漏斗形エンドキャップにより構成されている。エンドキャップ４０は、液体の波動を流れの中に集束させてフロート３４を閉じる。エンドキャップ４０による液体の集束は、フロート３４の反応時間を改良することができる。

前述した本発明の特殊な実施の形態は、図示と説明の目的でこれまで示されてきた。これらは、正確な形式で開示された本発明を限定したり網羅するものではなく、上述した教示に照らして様々に修正し変更することができる。実施の形態は、本発明の原理とその実際的な適用を説明するためのものであり、これによって、他の当業者が本発明を利用することが可能となり、様々に修正した様々な実施の形態が企図された特定の使用に適している。本発明の趣旨は、請求の範囲とその同等物によって明確にされる。

Claims (16)

1. 燃料タンク内の最も高い位置に上端が配置され、キャニスタに通じるベントラインが接続されるベントバルブであって、
   該ベントバルブの前記上端の近くに位置する上側半部に配置されたベント窓を含むアウタースリーブと、
   該アウタースリーブ内に配置され、前記上側半部に配置されたベントスロットを含むハウジングと、
   前記ベントスロットの前方に配置され、前記ベントバルブの前記上端から下端に向かって伸びるバッフルと、
   前記バッフル内に設けられ、前記ベントラインに通じるベントオリフィスと、
   前記アウタースリーブ内に配置され、上昇および下降移動するフロートと、
   該フロートに接続され前記フロートが上昇移動したときに前記ベントオリフィスを閉じるように形成されたフラッパーと、
   を含み、
   前記ベント窓は、前記ベントスロットよりも前記ベントバルブの前記下端の近くに位置することを特徴とするベントバルブ。
2. 前記バッフルは、前記ベントスロット全体の前方に配置され、かつ、前記ベント窓全体の前方に配置されていない、請求項１に記載のベントバルブ。
3. 前記ベント窓と前記ベントスロットは、ほぼ１８０°離れて配置されている、請求項１に記載のベントバルブ。
4. 前記ベント窓は、正方形、長方形、円形とすることができる、請求項1に記載のベントバルブ。
5. 前記ベント窓の面積が、ほぼ２５ｍｍ^２からほぼ５０ｍｍ^２である、請求項１に記載のベントバルブ。
6. 前記ベント窓の幅または直径が、ほぼ６ｍｍである、請求項１に記載のベントバルブ。
7. 前記ベント窓の長さが、ほぼ８ｍｍである、請求項１に記載のベントバルブ。
8. 前記アウタースリーブは、単一のベント窓を含み、前記ハウジングは、単一のベントスロットを含む、請求項１に記載のベントバルブ。
9. エンドキャップをさらに備えている、請求項１に記載のベントバルブ。
10. 前記エンドキャップが円錐状かまたは円筒状の漏斗形の一つからなる、請求項９に記載のベントバルブ。
11. 前記フロートを移動させるスプリングをさらに備えている、請求項１に記載のベントバルブ。
12. 前記フロートが、３ｍｍより大きいフロートストロークを有している、請求項１に記載のベントバルブ。
13. 前記フロートストロークがほぼ６ｍｍである、請求項１２に記載のベントバルブ。
14. 前記フラッパーがディスクからなる、請求項１に記載のベントバルブ。
15. 前記フラッパーがてこ式である、請求項１５に記載のベントバルブ。
16. 燃料タンク内の最も高い位置に上端が配置され、キャニスタに通じるベントラインが接続されるベントバルブであって、
    該ベントバルブの前記上端の近くに位置する上側半部に配置された単一のベント窓を含むアウタースリーブと、
    該アウタースリーブ内に配置され、前記上側半部に配置された単一のベントスロットを含むハウジングと、
    前記ベントスロットの前方に配置されたバッフルと、
    前記アウタースリーブ内に上昇および下降移動可能に配置され、３ｍｍより大きいフロートストロークを有するフロートと、
    該フロートを上昇移動させるスプリングと、
    前記バッフル内に設けられ、前記ベントラインに通じるベントオリフィスと、
    前記フロートに接続され、前記フロートが上昇移動したときに前記ベントオリフィスを閉じるように形成された、てこ式のフラッパーと、
    円錐状または円筒状の漏斗形の一つからなるエンドキャップと、を含み、
    前記ベント窓と前記ベントスロットは、ほぼ１８０°離れて配置されており、かつ、前記ベント窓が前記ベントスロットよりも前記ベントバルブの下端の近くに配置されており、
    前記バッフルは、前記ベントバルブの前記上端から前記下端に向かって伸びており、前記ベントスロット全体の前方に配置され、かつ、前記ベント窓全体の前方に配置されないことを特徴とするベントバルブ。

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