JP6151590B2 - フロート弁装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の燃料タンクに取付けられ、カットバルブや満タン規制バルブ等に用いられるフロート弁装置に関する。

例えば、自動車の燃料タンクには、自動車が旋回したり傾いたりしたときに、燃料タンク内の燃料が、燃料タンク外へ漏れるのを防止するカットバルブや、給油時に給油量の上限値で給油を停止させるための満タン規制バルブ等が取付けられている。

上記バルブとしては、開口を有する隔壁を介して、フロート室及び通気室が設けられたハウジングと、該ハウジングのフロート室内に昇降可能に配置されたフロート弁とを備えるフロート弁装置が用いられている。そして、燃料タンク内の燃料液面に応じて、フロート弁が昇降し、隔壁の開口を開閉することで、燃料漏れ防止や満タン規制が図られるようになっている。

従来のこの種のものとして、下記特許文献１には、上蓋壁を有し、下端がフィルタで塞がれ、前記上蓋壁の中心に燃料蒸気の排気孔が上向きに開設された筒形弁室と、上記筒形弁室の上蓋壁上に設けられた接続管と、筒形弁室中に上下動自在に収納され、上面に前記排気孔の下端を閉塞できる弁頭を有するフロートとからなる、燃料流出防止弁が記載されている。

また、上記フロートには、上下方向に貫通した貫通孔が、放射状に複数設けられている。そして、燃料タンク内の燃料蒸気は、弁室下端のフィルタの小孔を介して弁室内に流入し、更にフロートの上記貫通孔を通って、その上方開口から流出し、上蓋壁の排気孔を通じてタンク外部へ排出されるようになっている。

実開平５−３０６５５号公報

しかしながら、上記特許文献１記載の燃料遮断弁では、フロートに上下に貫通した貫通孔が形成されているので、燃料タンク内の燃料が揺動した場合等に、燃料が噴き上がって、前記貫通孔の上部開口から燃料が勢いよく流出して、上蓋壁の排気孔に流入しやすいという問題があった。排気孔に燃料が流入しやすくなると、燃料タンク外に配置されたキャニスタ等に悪影響が生じる。

したがって、本発明の目的は、燃料の揺動等により燃料が噴き上がっても、隔壁の開口部に燃料が流入しにくくすることができる、フロート弁装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のフロート弁装置は、開口部が形成された隔壁を介して、下方に燃料タンク内に連通するフロート室、上方に燃料タンク外に連通する通気室が設けられたハウジングと、前記フロート室に昇降可能に配置されると共に、上方に前記開口部に接離する弁頭が設けられ、下面に凹部が形成されたフロート弁と、下端が前記ハウジングの底面に支持され、上端が前記フロート弁の凹部に挿入されて、同凹部の上面側に支持され、同フロート弁を前記開口部に向けて付勢するスプリングとを有し、前記フロート弁の下面であって、前記凹部の外周に、フロート弁上方に向けて複数の肉抜き空間が形成されており、少なくとも１つの前記肉抜き空間には、前記フロート弁の外径方向に向けて形成され、該フロート弁の側壁に開口する抜け孔が設けられており、該抜け孔は、前記凹部のスプリング支持面よりも、上方に位置するように形成されていることを特徴とする。

本発明のフロート弁装置においては、前記抜け孔は、前記肉抜き空間の上端から１〜５ｍｍ下方に形成されていることが好ましい。

本発明のフロート弁装置においては、前記抜け孔は少なくとも一対設けられており、該一対の抜け孔は、前記フロート弁の周方向に対向する位置となるように、前記肉抜き空間に形成されていることが好ましい。

本発明によれば、燃料タンク内の燃料の揺動や、タンク内圧の上昇等によって、燃料が噴き上がって、フロート弁の肉抜き空間を上昇して抜け孔から流出しても、同抜け孔が、フロート弁の側壁に開口して設けられているので、上方に向けて開口している場合に比べて、隔壁の開口部に流入しにくくすることができ、通気室側への漏れ量を低減することがきる。

また、抜け孔が、凹部のスプリング支持面よりも上方に位置しているので、噴き上がった燃料が、肉抜き空間の抜け孔に至る部分まで入り込むこととなり、フロート弁に作用する浮力を弱めて、フロート弁を上昇しにくくすることができ、その結果、開口部が弁頭で閉塞されるときの燃料高さ（ロックポイント）を高くすることができ、燃料タンク内への燃料充填量を増大することができる。

更に、抜け孔が、凹部のスプリング支持面よりも上方に位置していることで、肉抜き空間の抜け孔に至る部分まで入り込んだ燃料によって、フロート弁の、スプリング支持面よりも上方の質量を増大させることができるので、スプリングにより支持されるフロート弁の、昇降時の揺動を軽減することができ、昇降動作を安定させることができる。

本発明に係るフロート弁装置の一実施形態を示す分解斜視図である。 同フロート弁装置を構成するフロート弁の斜視図である。 同フロート弁の底面図である。 同フロート弁装置において、フロート弁が下降したときの断面図である。 同フロート弁装置において、フロート弁体が上昇したときの断面図である。 同フロート弁装置において、燃料が噴き上がったときの断面図である。 フロート弁装置についての揺動試験を示しており、（ａ）は燃料液面が水平状態の場合の説明図、（ｂ）は燃料タンクを燃料液面に対して３８°傾けた場合の説明図である。 上記揺動試験の１サイクルを示す説明図である。

以下、図１〜６を参照して、本発明に係るフロート弁装置の一実施形態について説明する。

図１に示すように、このフロート弁装置１０は、ボディ２０と、上部キャップ３０と、下部キャップ３５とからなるハウジング１５を有している。そして、ボディ２０の下方に下部キャップ３５を装着することで、ハウジング１５の下方に、燃料タンク１の内部に連通するフロート室Ｒ１が画成され、ボディ２０の上方に上部キャップ３０を装着することで、ハウジング１５の上方に、燃料タンク１の外部に連通する通気室Ｒ２が画成されている（図４参照）。

前記ボディ２０は、下方が開口した略円筒状の周壁２１を有しており、この周壁２１の上方は、山形に盛り上がった形状をなした隔壁２３により閉塞されている。また、この隔壁２３の中央には、開口部２３ａが形成されている。更に、ボディ２０の上方側周縁からは、環状のフランジ部２５が延設されており、その周縁には、周方向に均等な間隔をあけて複数の挿通孔２５ａが形成されている。また、周壁２１の、前記挿通孔２５ａに整合した位置に、係合爪２６が複数突設されていると共に、燃料の通路となる連通孔２７が、フロート室Ｒ１に連通して複数形成されている。更に、周壁２１の下方外周には、複数の係止孔２８が形成されている。

一方、上部キャップ３０は、下方が開口した略円筒状の収容部３１を有している。この収容部３１には、接続管３２が一体的に突設されており、これに燃料タンク外部のキャニスタに連通するチューブ等が接続されるようになっている。前記収容部３１の下方には、環状のフランジ部３３が連設されており、その外周縁が下方に向けて出っ張っており、この部分を、燃料タンク１の開口部３の表側周縁に溶着させることで、燃料タンク１にフロート弁装置１０が取付けられるようになっている（図４参照）。また、フランジ部３３の下面からは、四角枠状の係合片３４が複数設けられている（図１参照）。

そして、収容部３１の下端内周及びボディ２０周壁２１の外周に、環状のシールリング２９を配置した状態で、上部キャップ３０の複数の係合片３４を、ボディ２０の挿通孔２５ａを通して、複数の係合爪２６にそれぞれ係合させることにより、シールリング２９により通気室Ｒ２が機密的にシールされた状態で、ボディ２０の上方に上部キャップ３０が装着されるようになっている（図４参照）。

前記下部キャップ３５は、底の浅い有底円筒状をなしており、その外周に複数の係止爪３６が形成されている。また、下部キャップ３５の底部中央には、スプリング３９の下端部を支持するための支持突起３７が形成されており、更に、同底部には、燃料を通過可能な連通孔３８が複数形成されている。更に、底部の周縁４ヶ所には、放射状に所定長さで伸びるリブ４９が形成されており、このリブ４９上に後述するフロート弁４０が載置されるようになっている。そして、複数の係止爪３６を、ボディ２０の係止孔２８に係止させることで、ボディ２０の下方開口部に下部キャップ３５が装着されるようになっている。

上記ハウジング１５のフロート室Ｒ１内には、フロート弁４０が昇降可能に配置されている。図２〜図４に示すように、このフロート弁４０は、複数の段状部分が形成された側壁４１を有する略円筒形状をなしている。また、フロート弁４０の上面中央からは、前記ボディ２０の開口部２３ａに接離する弁頭４２が突設されている。更に、前記側壁４１のうち、最も拡径した段状部分の外周には、周方向に均等な間隔でガイドリブ４１ａが形成されている。

図４に示すように、フロート弁４０の下面中央から、上方に向かって所定高さで円形状の凹部４３が形成されており、その上面側であるスプリング支持面４３ａに、前記スプリング３９の上端部が支持されるようになっている。

また、スプリング支持面４３ａの中心から前記弁頭４２に至るまで、上方に向けて中心凹部４４が形成されており、この中心凹部４４の外周には、周方向に均等な間隔で複数の外周凹部４５が形成されている（図３参照）。

更に、フロート弁４０の下面であって、前記凹部４３の外周には、フロート弁上方に向けて、複数の肉抜き空間４６が形成されている。この実施形態では、フロート弁４０の周方向に均等な間隔をあけて、複数（ここでは８個）の肉抜き空間４６が形成されている（図３参照）。

また、図４に示すように、各肉抜き空間４６は、フロート弁下方側に形成された下方空間４６ａと、この下方空間４６ａよりも上方側に形成された上方空間４６ｂとを有し、上方空間４６ｂは、下方空間４６ａよりも容積が小さくなるように形成されている。

前記複数の肉抜き空間４６のうち、少なくとも１つに、フロート弁４０の外径方向に向けて、該フロート弁４０の前記側壁４１に開口する抜け孔４８が形成されており、かつ、該抜け孔４８は、前記凹部４３のスプリング支持面４３ａよりも、上方に位置するように形成されている（図４参照）。

肉抜き空間４６のうち、上記抜け孔４８が設けられたものは、燃料タンク１の燃料揺動時に、噴き上がる燃料が入り込む部分をなし（図６参照）、また、上記抜け孔４８が設けられていないものは、フロート弁４０内に空間を確保して、フロート弁４０の浮力を増大させる部分となっている。

この実施形態では、一対の抜け孔４８，４８が、フロート弁４０の周方向に対向する位置となるように、対向配置された肉抜き空間４６，４６の上方空間４６ｂ，４６ｂにおいて、前記凹部４３のスプリング支持面４３ａよりも上方に形成されている（図２及び図４参照）。なお、一対の抜け孔４８，４８を複数対設けてもよく、また、フロート弁４０の周方向に所定間隔をあけて複数の抜け孔４８を設けてもよく、特に限定はされない。

また、この実施形態における抜け孔４８は、丸孔状をなしているが、角孔等でもよく、特に限定はない。更に各抜け孔４８の内径は１〜３ｍｍであることが好ましい。

更に、各抜け孔４８は、前記肉抜き空間４６の上方空間４６ｂの上端から、１〜５ｍｍ（図４の符号Ｌ参照）下方に形成されていることが好ましい（図４参照）。

上記抜け孔４８の、肉抜き空間４６の上方空間４６ｂの上端からの長さＬが、１ｍｍより小さいと、燃料揺動等により噴き上がって肉抜き空間４６を上昇する燃料の勢いを抑えにくくなり、隔壁２３の開口部２３ａに流入するのを抑制する効果がやや低下する。また、同長さＬが、５ｍｍより大きいと、燃料が、肉抜き空間４６の上部まで入らなくなって浮力調整作用が乏しくなる（図６参照）。

上記フロート弁４０は、その凹部４３にスプリング３９の上端部が挿入されて、スプリング支持面４３ａにより支持されている。また、同スプリング３９は、その下端部が前記下部キャップ３５の底部の支持突起３７により支持され、フロート弁４０を隔壁２３の開口部２３ａに向けて付勢するようになっているが、常時はフロート弁４０の自重により圧縮されている。

そして、フロート弁４０は、上記のようにスプリング３９により支持された状態で、ハウジング１５のフロート室Ｒ１内に収容され、燃料が浸漬していない状態では、その自重によりスプリング３９を圧縮し（図４参照）、この状態で、燃料タンク内の燃料液面が上昇し、フロート弁４０が燃料に所定高さ以上浸漬されると、スプリング３９の付勢力にフロート弁４０自体の浮力が加わって、フロート弁４０が上昇して、弁頭４２が隔壁２３の開口部２３ａを閉塞するようになっている（図５参照）。

次に、本発明のフロート弁装置の作用効果について説明する。

すなわち、車両が旋回したり大きく傾いたり、振動を受けたりして、燃料タンク１内の燃料液面が上昇し、フロート弁４０に燃料が所定高さ以上浸漬すると、スプリング８０及びフロート弁４０自体に生じる浮力によって、フロート弁４０が浮き上がり、その弁頭４２が、隔壁２３の開口部２３ａの下方内周に当接して、開口部２３ａが閉塞される（図５参照）。その結果、燃料が開口部２３ａを通って通気室Ｒ２内に流入することが阻止されて、燃料タンク１の外部への燃料漏れを防止することができる。

そして、フロート弁４０が上昇せずに開口部２３ａが開口した状態で、燃料が揺動したり燃料タンク内の圧力が上昇して、燃料が噴き上がる場合がある。すると、図６に示すように、噴き上がった燃料が、下部キャップ３５の連通孔３８を通過してフロート弁４０の肉抜き空間４６内に入り込んで上昇し、上方空間４６ｂの上端にぶつかった後、抜け孔４８から流出する。

このとき、抜け孔４８が、フロート弁４０の外径方向に向けて形成され、その側壁４１に開口して設けられているので、上方に向けて開口している場合に比べて、隔壁２３の開口部２３ａに流入しにくくすることができ、通気室Ｒ２側への漏れ量を低減することができる。

また、この実施形態では、前記抜け孔４８は、肉抜き空間４６の上方空間４６ｂの上端から１〜５ｍｍ下方に形成されている。そのため、上述したように、燃料揺動等により噴き上がって肉抜き空間４６を上昇する燃料は、まず、肉抜き空間４６の上方空間４６ｂの上端にぶつかった後、抜け孔４８から流出するようになっているので、燃料が抜き孔４８から勢いよく流出することを防止でき、開口部２３ａに、より流入しにくくすることができる。

更に、上記抜け孔４８は、フロート弁４０に形成した凹部４３のスプリング支持面４３ａよりも上方に位置しているので、噴き上がった燃料が、肉抜き空間４６の抜け孔４８に至る部分まで入り込むこととなり、フロート弁４０に作用する浮力を弱めて、フロート弁４０を上昇しにくくすることができる。その結果、フロート弁４０が上昇して、ハウジング１５の隔壁２３の開口部２３ａが、弁頭４２で閉塞されるときの燃料高さ（ロックポイント）を高くすることができ、燃料タンク内への燃料充填量を増大することができる。

ところで、フロート弁４０は、上述したように、凹部４３のスプリング支持面４３ａに、スプリング３９の上端部により支持されているので、姿勢が不安定になりやすく、フロート弁４０の上昇時や下降時に揺動してしまうことがある。

しかし、このフロート弁装置１０においては、抜け孔４８が、凹部４３のスプリング支持面４３ａよりも上方に位置していることで、肉抜き空間４６の抜け孔４８に至る部分まで入り込んだ燃料によって、フロート弁４０の、スプリング支持面４３ａよりも上方の質量を増大させることができる。その結果、スプリング３９により支持されるフロート弁４０の、昇降時の揺動を軽減することができ、昇降動作を安定させることができる。

更に、この実施形態では、図４に示すように、一対の抜け孔４８，４８が、フロート弁４０の周方向に対向する位置となるように、対向配置された肉抜き空間４６，４６の上方空間４６ｂ，４６ｂに形成されている。したがって、燃料揺動等により噴き上がって肉抜き空間を上昇した燃料が、対向配置された一対の抜け孔４８，４８からそれぞれ流出するため、フロート弁４０の揺動をより効果的に軽減することができる。

フロート弁装置を燃料タンクにセットして、揺動試験をしたときに、隔壁の開口部から燃料がどの程度漏れるかを試験した。

（実施例）
図１〜６に示す本発明に係るフロート弁装置１０を製造した。抜け孔４８の内径は１．５ｍｍであり、また、抜け孔４８の、肉抜き空間４６の上方空間４６ｂの上端からの長さＬ（図４参照）は、１ｍｍである。

（比較例）
フロート弁上面に向けて抜け孔（内径１．５ｍｍ）を形成し、上方が開口した抜け孔を設けた以外は、上記実施例と同様の構造で、比較例を製造した。

（試験方法）
燃料タンク１にフロート弁装置を取付けて（図７（ａ）参照）、エアーを６Ｌ／ｍｉｎで吹き込みつつ、図８に示すサイクルで燃料タンク１を回転させた。すなわち、燃料タンク上面が燃料液面に対して３８°となるように燃料タンク１を回転させて（１秒）、０．５秒保持した後、燃料タンク上面が燃料液面に対して３８°となるように反対側に回転させ（２秒）、０．５秒保持した後、燃料タンク上面が燃料液面に対して水平位置（図７（ａ）参照）まで戻す（１秒）。このような、５秒で１サイクルの動作を、８分繰り返した。また、この動作を、実施例及び比較例のフロート弁装置について、それぞれ３回ずつ行って、隔壁２３の開口部２３ａからの燃料の漏れ量を測定した。その結果を下記表１に示す。

その結果、抜け孔が上方に開口した比較例のフロート弁装置については、漏れ量の平均が３．８ｃｃと比較的大きいのに対して、実施例のフロート弁装置の漏れ量の平均は１．５ｃｃと小さくなっており、開口部２３ａからの燃料漏れが減少していることが分かる。

１ 燃料タンク
１０ フロート弁装置
１５ ハウジング
２０ ボディ
２３ 隔壁
２３ａ 開口部
２９ シールリング
３０ 上部キャップ
３５ 下部キャップ
３９ スプリング
４０ フロート弁
４１ 側壁
４２ 弁頭
４３ 凹部
４３ａ スプリング支持面
４８ 抜け孔
Ｒ１ フロート室
Ｒ２ 通気室

Claims (3)

1. 開口部が形成された隔壁を介して、下方に燃料タンク内に連通するフロート室、上方に燃料タンク外に連通する通気室が設けられたハウジングと、
   前記フロート室に昇降可能に配置されると共に、上方に前記開口部に接離する弁頭が設けられ、下面に凹部が形成されたフロート弁と、
   下端が前記ハウジングの底面に支持され、上端が前記フロート弁の凹部に挿入されて、同凹部の上面側に形成されたスプリング支持面に支持され、同フロート弁を前記開口部に向けて付勢するスプリングとを有し、
   前記フロート弁の下面であって、前記凹部の外周に、フロート弁上方に向けて複数の肉抜き空間が形成されており、
   少なくとも１つの前記肉抜き空間には、前記フロート弁の外径方向に向けて形成され、該フロート弁の側壁に開口する抜け孔が設けられており、
   該抜け孔は、前記凹部の前記スプリング支持面よりも、上方に位置するように形成されていることを特徴とするフロート弁装置。
   
2. 前記抜け孔は、前記肉抜き空間の上端から１〜５ｍｍ下方に形成されている請求項１記載のフロート弁装置。
3. 前記抜け孔は少なくとも一対設けられており、該一対の抜け孔は、前記フロート弁の周方向に対向する位置となるように、前記肉抜き空間に形成されている請求項１又は２記載のフロート弁装置。