JP5913584B2 - 吸込口の圧力依存開閉用装置 - Google Patents

Description

本発明は、吸込口の圧力依存開閉用装置に関する。

現在、自動車で使用されている燃料タンクは、一般に射出成形方法またはブロー成形方法によるプラスチック製であり、たとえば特許文献１により開示されている。

このような燃料タンクは、たとえば燃料蒸気から燃料を分離するための蒸気泡抽出容器等の分離装置を含み、蒸気泡抽出容器は、活性炭フィルタを介して周囲に接続されている。活性炭フィルタは、燃料タンクの補充をするときまたは温度変化が生じた場合にチャンバの圧力を均一にする働きをする。活性炭フィルタへのラインには弁が配置されており、この弁は、たとえば自動車の過激な走行状態で、またはフラッシュオーバーが発生した場合にラインを閉じ、それによって燃料タンクから燃料が漏れるのを防いでいる。

特許文献２には、吸込みジェットポンプによる蒸気泡抽出容器内の液体の能動的な抽出および燃料タンクへの戻りを開示している。

燃料が燃料タンクから直接に蒸気泡抽出容器の中に入り込むのを防ぐために、吸込みジェットポンプと蒸気泡抽出容器との間に逆止弁が配置されている。

吸込みジェットポンプにおいて、吸引効果は、運動量交換を通して、吸込流体とも呼ばれる別の流体を引き込み、加速し、圧縮／送出する、作動流体とも呼ばれる流体噴流によって生じる。今日では、自動車に一般に使用される吸込みジェットポンプは、たとえば１００ｍｂａｒの真空を発生させる。追加の逆止弁が吸込みジェットポンプと蒸気泡抽出容器との間に置かれる場合、生じる真空は、逆止弁を開くためと、蒸気泡抽出容器内の液体を抽出するためとの両方のために働かなければならない。たとえば、いわゆる「きのこ弁」として実施されている当該技術分野において公知である吸込みジェットポンプと蒸気泡抽出容器との間の逆止弁の１つの不利な点は、逆止弁の開放のために吸込みジェットポンプの有効真空の一部が失われる点である。吸込みジェットポンプの有効真空の損失を低減するために、逆止弁の閉鎖力は一般に制限されているが、これは逆止弁の液密性に有害である。さらに、逆止弁の閉鎖力が低いことで、どのような汚れもより急速に漏れを引き起こす。

独国特許出願公開第１００ ６３ ４１４号明細書 欧州特許第１ ５０４ ９４３号明細書

したがって、本発明の目的は、吸込みジェットポンプが運転中の状態で、吸込みジェットポンプと、たとえば蒸気泡抽出容器等の分離装置との間に流体接続を確立すると共に、吸込みジェットポンプがオフに切り替えられた状態で、燃料タンクと分離装置との間の流体接続をしっかりと閉じる装置、特に吸込みジェットポンプの有効真空の損失を最小限に抑える装置を提供することである。

本発明によれば、前記目的は、供給ライン、出口ライン、および吸込口（suction intake）を有する吸込みジェットポンプと、供給ライン内部に吸込みジェットポンプの搬送方向に変位可能に配置されて吸込みジェットポンプの供給圧力に曝される有効面領域を有する弁本体と、供給ライン内の供給圧力に抗して力を付与するための、供給ラインと弁本体との間に配置されるばね要素とを備え、弁本体が、供給ライン内の予め定められた圧力以下で吸込口を液密となるように閉じると共に供給ライン内が予め定められた圧力を超えたときに該吸込口を開くように、弁本体の有効面領域及びばね要素が設計されている、吸込口の圧力依存開閉用装置によって達成される。

本発明に係る装置は、吸込みジェットポンプの供給ライン内の圧力の作用として、吸込みジェットポンプと分離装置との間で吸込口を開閉するという利点を有する。したがって、吸込みジェットポンプが稼働中であるときに供給ライン内で優勢な圧力は、非作動状態で閉じられている弁を作動させ、それによって吸込口を開く。吸込みジェットポンプの供給ライン内の圧力が予め定められた圧力を下回ると、弁は非作動状態に戻され、吸込口は、それが液密となるように閉じられる。本発明に係る装置の開放力は、吸込みジェットポンプの供給圧力に関連して弁本体の有効面領域の大きさによって自由に選択することができる。ばね要素によって付与される閉鎖力は、供給ライン内で予め定められた圧力に達したときに本発明に係る装置が供給ラインを開くように、吸込みジェットポンプの供給圧力および弁本体の有効面領域を考慮して、所望される封止力に応じて設計されなければならない。

本発明に係る装置の特に顕著な特徴は、吸込みジェットポンプと分離装置との間の非常に低い圧力損失であり、それによって吸込みジェットポンプの効率を高めることである。

本発明の変形例によれば、少なくとも１つの第１の封止要素が供給ラインと弁本体との間に配置される。第１の封止要素は、供給ライン内で搬送される流体が、供給ラインとその中に変位可能に配置された弁本体との間の接点を通して漏れるのを防ぐ働きをする。

本発明のさらなる変形例によれば、弁本体には、吸込みジェットポンプの吸込口の領域において、第２の封止要素が配置される。第２の封止要素は、供給ライン内の予め定められた圧力以下での吸込口の領域における本発明に係る装置の液密性を向上させる働きをする。

本発明の変形例によれば、弁本体は、吸込みジェットポンプの搬送方向に配置されて吸込みジェットポンプの供給ラインの一部として働く流体通過流路を含む。したがって、該流路によって、弁本体は供給ラインの一部として機能する。これは、供給ラインを通る可能な限り直線的な流体流れを与え、それによって本発明に係る装置による圧力損失を最小限に抑える。

本発明のさらなる変形例では、供給ラインと出口ラインとの間の領域の断面は、最小直径部で結合される、たとえば２つの対向する円錐によって形成された狭窄部を有する。吸込口に接続される流体ラインは、狭窄部のごく近傍に配置される。流体が特定の供給圧力で供給ラインを通って搬送される場合、搬送される流体の速度が増大するように、狭窄部での動的圧力は最大となり、静的圧力は最小となる。と同時に、圧力は吸込口への流体ラインで低下する。

結果として生じる真空が、吸込口を介して流体を引き込む働きをする。

本発明のさらなる変形例によれば、吸込みジェットポンプは、吸込みジェットポンプの搬送方向における供給ラインの端部に配置されたノズルをさらに備える。本発明の目的のため、ノズルは、管状で、その全長にわたって同一面積を有するか、あるいは拡径または先細る、もしくは他の複雑な形状を有することができる技術的な装置である。ノズルは、供給ライン内で優勢な圧力を運動エネルギーに変換する働きをし、それによって吸込みジェットポンプの有効真空をさらに増加させる。

本発明の特に好適な変形例によれば、弁本体とノズルは一体に形成される。特に、弁本体の有効面領域およびばね要素は、通常発生する弁本体の変位時に、吸込みジェットポンプの最大限の吸引効果を得るために、ノズルが吸込みジェットポンプの出口ラインに対して最適な位置に配置されるように設計される。供給ライン内で通常優勢な圧力は既知であるので、弁本体の有効面領域およびばね要素は、供給ライン内で通常優勢な圧力で通常発生する弁本体の変位時に、弁本体と一体に形成されたノズルが、吸込みジェットポンプの出口ラインに対して最適に配置され、それによって吸込みジェットポンプの吸引効果を最大にするように設計することができる。

本発明はさらに、前述の説明に係る吸込口の圧力依存開閉用装置を備えた燃料タンクに関する。

燃料タンクの変形例では、供給ラインは第１の燃料ラインを介して燃料供給ポンプに接続され、出口ラインは第２の燃料ラインを介して燃料タンクの内部に接続され、吸込口は分離装置、特に蒸気泡抽出容器に接続されている。ここでは、本発明に係る装置は、燃料供給ポンプが供給ライン内で所定の圧力を提供するときに分離装置が吸込みジェットポンプによって排液されるように設計される。

あるいは、吸込口はスワールポット（swirl pot）の壁に接続される。燃料供給ポンプが吸込みジェットポンプの供給ラインおよび出口ラインを介して燃料を供給するとき、燃料は、同様に、スワールポットの壁に配置された吸込口を介して吸込みジェットポンプによって搬送される。燃料供給ポンプがオフに切り替えられると、供給ライン内の圧力は予め定められた圧力を下回り、スワールポットの壁の吸込口は本発明に係る装置の弁本体によって閉じられる。したがって、通常中に燃料供給ポンプが配置されるスワールポットは、燃料供給ポンプが非稼働状態のときに、空で運転できない。

本発明は、図に示される実施形態を参照して以下により詳細に説明される。

その中に配置される吸込口の圧力依存開閉用装置を備えた燃料タンクの断面図である。 吸込口の圧力依存開閉用装置の詳細図である。

図１は、燃料を受け入れるためのチャンバを有する燃料タンク１の断面図を概略で示すものである。燃料タンク１は、燃料タンク1を充填するための注油管２を備えている。

燃料タンク１の上端部の設置位置に配置された排気弁３は、燃料タンク１内の圧力を調整する役割を果たす。

蒸気泡抽出容器４は、燃料蒸気から燃料を分離するために機能し、一般に活性炭フィルタを介して周囲に接続されている。蒸気泡抽出容器４に蓄積された燃料は、通常、たとえば吸込みジェットポンプ１１によって能動的に抽出される。ただし、吸込みジェットポンプ１１がオフに切り替えられたとき、蒸気泡抽出容器４の中に燃料タンク１からの燃料が入り込まないことが保証されなければならない。

この目的のため、本発明に係る吸込口１０の圧力依存開閉用装置６は、燃料タンク１の内部に配置される。

吸込口１０の圧力依存開閉用装置６は、第１の燃料ライン７を介して燃料供給ポンプ５に接続されている供給ライン１２と、第２の燃料ライン８を介して燃料タンクの内部に接続されている出口ライン１３と、第３の燃料ライン９を介して蒸気泡抽出容器４に接続されている吸込口１０とを備えている。合同ラインとも呼ばれる第２の燃料ライン８は、蒸気泡抽出容器４から抽出された燃料を燃料タンク１の中に戻すために燃料タンク１の内部に接続されている。

第１の燃料ライン７は、単に燃料供給ポンプ５に適切に接続されるのではなく、燃料供給ポンプ５によって供給される燃料の一部を迂回させ、本発明に係る吸込口１０の圧力依存開閉用装置６を介してそれを搬送するために、主供給ライン（不図示）の分岐ラインとして実施される。

図２は、供給ライン１２、出口ライン１３、および吸込口１０を有する吸込みジェットポンプ１１と、供給ライン１２内部に吸込みジェットポンプ１１の搬送方向１４に変位可能に配置されて吸込みジェットポンプ１１の供給圧力に曝される有効面領域１６を有する弁本体１５と、供給ライン１２内部の供給圧力に抗して力を付与するために供給ライン１２と弁本体１５との間に配置されるばね要素１７とを備えた、吸込口１０の圧力依存開閉用の本発明に係る装置６の詳細図を示すものである。弁本体１５の有効面領域１６およびばね要素１７は、弁本体１５が、供給ライン１２内の予め定められた圧力以下で吸込口１０を液密となるように閉じると共に、供給ライン１２内が予め定められた圧力を超えたときに該吸込口１０を開くように設計されている。したがって、供給ライン１２内部における弁本体１５の移動は、供給ライン１２内の供給圧力によって制御され、供給ライン１２内の供給圧力は燃料供給ポンプ５によってかけられる。

図２によれば、Ｏリングの形態で実施されている２つの第１の封止要素１８が、供給ライン１２と弁本体１５との間に配置されている。第１の封止要素１８は、供給ライン１２と、その内部に変位可能に配置された弁本体１５との間の接続を封止する。

弁本体１５は、吸込みジェットポンプ１１の吸込口１０の領域に第２の封止要素１９を備えており、第２の封止要素１９は、吸込口１０の圧力依存開閉用の本発明に係る装置６が閉状態にあるときに弁本体１５と吸込口１０との間の液密性を向上させる。

弁本体１５は、吸込みジェットポンプ１１の搬送方向１４に配置され、吸込みジェットポンプ１１の供給ライン１２の一部として機能する流体通過流路２０をさらに備えている。これによって、燃料供給ポンプ５から供給ライン１２および弁本体１５の流路２０を介して出口ライン１３への可能な限り直線的な燃料の流れが得られる。

吸込みジェットポンプ１１は、供給ライン１２と出口ライン１３との間の領域において、たとえば、最小直径部同士で結合された２つの対向する円錐によって形成される断面狭窄部２１をさらに備えている。このような構成は、ベンチュリノズルとも呼ばれ、吸込みジェットポンプ１１の吸引効果を得ることが可能な１つの方法である。

図２による吸込みジェットポンプ１１は、吸込みジェットポンプ１１の搬送方向１４の供給ライン１２の端部に配置され、流路２０を介して連続するノズル２２をさらに備えている。ノズル２２は、供給ライン１２内の圧力を運動エネルギーに変換するので、吸込みジェットポンプ１１の吸引効果はノズル２２によってさらに向上される。

図２からわかるように、弁本体１５とノズル２２とは一体に形成されている。

弁本体１５の有効面領域１６およびばね要素１７は、通常発生する弁本体１５の変位時に、最大限の吸引効果を得るために、ノズル２２が吸込みジェットポンプ１１の出口ライン１３に対して最適な位置に配置されるように設計される。通常発生する弁本体１５の変位は、弁本体１５の有効面領域１６およびばね要素１７のばね力と共に、供給ライン１２で優勢な圧力から決定され得る。供給ライン１２内の圧力は、燃料供給ポンプ５によってかけられ、通常は安定している。

１ 燃料タンク
２ 注油管
３ 排気弁
４ 蒸気泡抽出容器
５ 燃料供給ポンプ
６ 吸込口の圧力依存開閉用装置
７ 第１の燃料ライン
８ 第２の燃料ライン／合同ライン
９ 第３の燃料ライン
１０ 吸込口
１１ 吸込みジェットポンプ
１２ 供給ライン
１３ 出口ライン
１４ 搬送方向
１５ 弁本体
１６ 有効面領域
１７ ばね要素
１８ 第１の封止要素
１９ 第２の封止要素
２０ 流路
２１ 狭窄部
２２ ノズル

Claims (10)

1. 吸込口（１０）の圧力依存開閉用装置（６）であって、
   供給ライン（１２）、出口ライン（１３）および吸込口（１０）を有する吸込みジェットポンプ（１１）と、
   前記供給ライン（１２）の内部に吸込みジェットポンプ（１１）の流体搬送方向（１４）に変位可能に配置され、吸込みジェットポンプ（１１）の供給圧力に曝される有効面領域（１６）を有する弁本体（１５）と、
   供給ライン（１２）内の供給圧力に抗して力を付与するための、前記供給ライン（１２）と前記弁本体（１５）との間に配置されるばね要素（１７）と、
   を備え、
   前記弁本体（１５）の有効面領域（１６）およびばね要素（１７）は、前記弁本体（１５）が、供給ライン（１２）内の予め定められた圧力以下で前記吸込口（１０）を液密となるように閉じると共に、供給ライン（１２）内が前記予め定められた圧力を超えたときに前記吸込口（１０）を開くように設計されていることを特徴とする装置（６）。
2. 少なくとも１つの第１の封止要素（１８）が、前記供給ライン（１２）と前記弁本体（１５）との間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の装置（６）。
3. 第２の封止要素（１９）が、前記吸込みジェットポンプ（１１）の前記吸込口（１０）の領域にて前記弁本体（１５）に配置されていることを特徴とする請求項１また２に記載の装置（６）。
4. 前記弁本体（１５）が、前記吸込みジェットポンプ（１１）の流体搬送方向（１４）に配置されて前記吸込みジェットポンプ（１１）の供給ライン（１２）の一部として機能する流体通過流路（２０）を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置（６）。
5. 前記供給ライン（１２）と前記出口ライン（１３）との間の領域にて、その断面が、たとえば最小直径部同士で結合された２つの対向する円錐によって形成される狭窄部（２１）を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置（６）。
6. 前記吸込みジェットポンプ（１１）が、前記吸込みジェットポンプ（１１）の流体搬送方向（１４）の供給ライン（１２）の端部に配置されるノズル（２２）をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置（６）。
7. 前記弁本体（１５）と前記ノズル（２２）とが一体に形成されていることを特徴とする請求項６に記載の装置（６）。
8. 前記弁本体（１５）の有効面領域（１６）および前記ばね要素（１７）は、供給ライン内が予め定められた圧力を超えたときに発生する弁本体（１５）の変位時に、最大限の吸引効果を得るために、前記ノズル（２２）が前記吸込みジェットポンプ（１１）の前記出口ライン（１３）に対して最適な位置に配置されるように設計されていることを特徴とする請求項７に記載の装置（６）。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の前記吸込口（１０）の圧力依存開閉用装置（６）を備えることを特徴とする燃料タンク（１）。
10. 前記供給ライン（１２）が第１の燃料ライン（７）を介して燃料供給ポンプ（５）に接続され、前記出口ライン（１３）が第２の燃料ライン（８）を介して燃料タンク（１）の内部に接続され、前記吸込口（１０）が、分離装置、またはスワールポットの壁に接続されていることを特徴とする請求項９に記載の燃料タンク（１）。

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