JP7211390B2

JP7211390B2 - 燃料遮断弁

Info

Publication number: JP7211390B2
Application number: JP2020060342A
Authority: JP
Inventors: 和久八田; 宏明鬼頭; 健太桑山
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2020-03-30
Filing date: 2020-03-30
Publication date: 2023-01-24
Anticipated expiration: 2040-03-30
Also published as: JP2021156271A

Description

本開示は、燃料遮断弁に関する。

従来から、燃料タンクとキャニスタとを接続する燃料蒸気流路に配置され、かかる燃料蒸気流路を連通状態にしたり遮断状態にしたりする燃料遮断弁が用いられている。このような燃料遮断弁の一例である、下記特許文献１に記載の燃料遮断弁では、フロートが収容される弁室を形成するケース本体に燃料蒸気が通る開口（接続通路）が形成され、かかる開口がフロートの上端に形成された弁により塞がれることにより、燃料蒸気流路が遮断状態となり、また、フロートがかかる開口から離れて開口が解放されると、燃料蒸気流路が連通状態となる。

特開２００４－２９３３２４号公報

特許文献１の燃料遮断弁によれば、開口における燃料蒸気の通気抵抗を低減させるためには、開口を大きくする必要がある。この場合、フロートによりシールすべき領域の直径（以下、「シール径」と呼ぶ）が拡大し、シール性が低下するという問題がある。加えて、開口が大きくなると、フロートにおいて開口と面して圧力を受ける受圧面積が大きくなるため、フロートが受ける浮力の変化に対する弁の開閉応答性が低下するという問題もある。そこで、燃料遮断弁において、シール径を過度に大きくすることなく通気抵抗を低減可能な技術が望まれる。

本開示は、以下の形態として実現することが可能である。

本開示の一形態によれば、燃料タンクとキャニスタとを接続する燃料蒸気流路に配置されて用いられる燃料遮断弁が提供される。この燃料遮断弁は、前記燃料タンク内の燃料液位に応じて、前記燃料蒸気流路における通気と遮断とを選択的に制御する弁体と、前記弁体を収容する収容室を形成する収容室形成部であって、前記収容室内と前記収容室外とを連通させ、燃料蒸気が通る筒状の開口を形成する開口形成部と、前記収容室に面する内表面に形成され、前記開口を囲んで前記収容室に向かって突出する前記弁体の筒状の弁座と、前記収容室に面しない外表面に形成され、前記開口を囲んで前記収容室から離れる方向に突出する円筒壁部と、を有する収容室形成部と、を備え、前記円筒壁部の内径端部は、前記開口の外縁から径方向外側に離れて位置し、前記円筒壁部の内径は、前記開口の内径の１倍よりも大きく且つ１．４倍以下である。

上記形態の燃料遮断弁によれば、円筒壁部の内径端部は、開口の外縁から径方向外側に離れて位置し、円筒壁部の内径は、開口の内径の１倍よりも大きく且つ１．４倍以下であるので、収容室内から収容室外へ開口を通って排出される燃料蒸気の流れのうち、開口の外縁と円筒壁部の内径端部との間の領域を排出方向に沿って流れる燃料蒸気（以下、「外周流」と呼ぶ）の流速を、排出方向に見て開口と重なる領域を流れる燃料蒸気（以下、「本流」と呼ぶ）の流速よりも遅くできる。このため、開口から排出された本流のうちの、円筒壁部を越えた領域において径方向に拡散された流れ（以下、「拡散流」と呼ぶ）から、渦のように巻き込まれるようにして本流に戻る流れ（以下、「巻込流」と呼ぶ）が発生することを抑制できる。これは、外周流の流速が遅いため、拡散流を本流に向かって巻き込む力が小さいためと推測される。また、外周流があたかも本流を取り囲む壁として機能するために、拡散流が本流に戻る（ぶつかる）ことを阻害するためと推測される。このように巻込流の発生を抑制でき、また、発生した巻込流が本流に戻る（ぶつかる）ことを抑制できるので、開口からの燃料蒸気の排出、すなわち本流が巻込流により阻害されることを抑制できる。したがって、本形態の燃料遮断弁によれば、シール径を過度に大きくすることなく燃料蒸気の排出時の通気抵抗を低減できる。

本開示は、燃料遮断弁以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、燃料遮断弁を備えたキャニスタや、燃料遮断弁を備えた燃料タンクや、燃料遮断弁の製造方法等の形態で実現することができる。

本開示の一実施形態としての燃料遮断弁を示す断面図である。燃料遮断弁の分解断面図である。天井壁部の詳細構成を示す外観斜視図である。図３に示す４－４断面を示す断面図である。図４に示す開口の近傍の領域を拡大して示す断面図である。段差幅と天井壁部における圧力損失との関係を示す説明図である。壁部高さと圧力損失との関係を示す説明図である。

Ａ．実施形態：
Ａ１．全体構成：
図１は、本開示の一実施形態としての燃料遮断弁２０を示す断面図である。図２は、燃料遮断弁２０の分解断面図である。図１および図２では、燃料遮断弁２０の中心軸を通る断面を示している。図１および図２では、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸が表わされている。燃料遮断弁２０の使用状態において、＋Ｚ方向は鉛直上方に相当し、Ｘ軸およびＹ軸は、水平方向と平行である。他の図面におけるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、図１および図２のＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸にそれぞれ対応する。本実施形態において、＋Ｘ方向および－Ｘ方向を「Ｘ軸方向」と総称することもある。同様に、＋Ｙ方向および－Ｙ方向を「Ｙ軸方向」と、＋Ｚ方向および－Ｚ方向を「Ｚ軸方向」と、それぞれ総称することもある。

燃料遮断弁２０は、車両等に搭載された燃料タンクＦＴに取り付けられて用いられる。燃料タンクＦＴは、ポリエチレンを含む複合樹脂材料により形成されている。燃料タンクＦＴの上壁ＦＴａには、取付穴ＦＴｃが形成されている。燃料遮断弁２０は、かかる取付穴ＦＴｃから自身の下方（－Ｚ方向）の一部が燃料タンクＦＴ内部に挿入された状態で燃料タンクＦＴに取り付けられる。燃料遮断弁２０は、燃料タンクＦＴと図示しないキャニスタとを接続する燃料蒸気流路ＶＣに配置されて用いられる。燃料遮断弁２０は、燃料タンクＦＴ内の燃料の液位に応じて、燃料蒸気流路ＶＣにおける通気と遮断とを選択的に制御する。具体的には、燃料遮断弁２０は、燃料タンクＦＴ内の燃料が液位ＦＬ１まで上昇したときに、燃料蒸気および燃料が、キャニスタ等の燃料タンクＦＴの外部に排出されることを規制する。

燃料遮断弁２０は、ケース本体３０と、外ケース３５と、フロート４０と、スプリング４６と、蓋体５０とを備える。ケース本体３０およびフロート４０は、耐燃料性に優れたポリアセタール（ＰＯＭ）により形成されている。外ケース３５は、ポリアミドにより形成されている。ポリアミドとして、ガラス繊維強化ナイロン６（ＰＡ６Ｇ）、ナイロン６６、ナイロン１２などを用いてもよい。

図２に示すように、ケース本体３０は、下方が開口したカップ状の外観形状を有し、内部に弁体であるフロート４０を収容する収容室３０Ｓを形成する。ケース本体３０は、円筒状の側壁部３３と、天井壁部３２とを備える。側壁部３３と天井壁部３２とは、互いに溶着されている。ケース本体３０は、本開示の「収容室形成部」に相当する。

側壁部３３は、円筒状の外観形状を有し、上方端部において天井壁部３２と接合し、上方の開口が天井壁部３２により塞がれている。側壁部３３におけるＺ方向の中央からやや下方側には、周方向に所定の間隔で配列する複数の係合穴３３ｂが形成されている。係合穴３３ｂは、外ケース３５を取り付けるために用いられる。

図３は、天井壁部３２の詳細構成を示す外観斜視図である。図４は、図３に示す４－４断面を示す断面図である。図３および図４に示すように、天井壁部３２は、ドーム部３２０と、第１円筒壁部３２１と、第２円筒壁部３２２と、内側突出部３２４と、弁座３２５と、を備える。

ドーム部３２０は、ドーム状の外観形状を有する。ドーム部３２０における＋Ｚ方向端部には、Ｘ－Ｙ平面と略平行な上方壁部３２７が形成されている。上方壁部３２７の中央には、厚さ方向、すなわち、中心軸ＡＸと平行な方向に上方壁部３２７を貫く開口３２ｂが形成されている。かかる開口３２ｂは、収容室３０Ｓの内部と、収容室３０Ｓの外部（後述のバッファ室５０Ｓ）とを連通させる。上方壁部３２７は、本開示の「開口形成部」に相当する。なお、図３では、天井壁部３２が射出成形された際のゲート跡Ｇｔが３つ表わされている。

第１円筒壁部３２１は、開口３２ｂを囲む円筒状の外観形状を有し、上方壁部３２７の外表面から＋Ｚ方向、すなわち、収容室３０Ｓの内部から離れる方向に突出している。第１円筒壁部３２１は、開口３２ｂから排出される燃料蒸気を＋Ｚ方向に向けるガイドとして機能する。図４に示すように、第１円筒壁部３２１の内径端部は、開口３２ｂの外縁から径方向外側に離れて位置する。これにより、第１円筒壁部３２１の内径端部と開口３２ｂの外縁との間には、上方壁部３２７の外表面に沿った環状の段差部ＳＴが形成されている。なお、本実施形態において「開口３２ｂの外縁」とは、開口３２ｂにおける＋Ｚ方向の端部、且つ、径方向の外側端部を意味する。段差部ＳＴの詳細については後述する。図３に示すように、第１円筒壁部３２１には、合計２箇所のスリット３２８が形成されている。各スリット３２８は、いずれも第１円筒壁部３２１の高さ方向に沿って延設されている。本実施形態において、２つのスリット３２８は、中心軸ＡＸを中心として互いに対向する位置に形成されている。２つのスリット３２８は、上方壁部３２７のうちの第１円筒壁部３２１と第２円筒壁部３２２との間の領域に溜まった燃料、具体的には、開口３２ｂから排出された燃料の飛沫等が溜まったものを、スリット３２８を介して開口３２ｂへと導くために用いられる。

第２円筒壁部３２２は、第１円筒壁部３２１と同様に、開口３２ｂを囲む円筒状の外観形状を有し、上方壁部３２７の外表面から＋Ｚ方向に突出している。第２円筒壁部３２２は、第１円筒壁部３２１よりも径方向外側に配置されている。第２円筒壁部３２２は、上方壁部３２７の外縁を構成する。第２円筒壁部３２２は、開口３２ｂから燃料蒸気と共に排出される燃料飛沫が、キャニスタ側に流出することを抑制する壁として機能する。

図２および図４に示すように、内側突出部３２４は、開口３２ｂを囲む円筒状の外観形状を有し、上方壁部３２７の内表面から－Ｚ方向、すなわち収容室３０Ｓに向かって突出している。図４に示すように、上方壁部３２７の内表面（収容室３０Ｓに面する表面）には、開口３２ｂを全周に亘って囲むように、環状溝３２６が形成されている。これにより、上方壁部３２７における環状溝３２６よりも内径側の部分が内側突出部３２４として形成される。環状溝３２６の役割について簡単に説明する。天井壁部３２の射出成形時に、図３に示すゲート跡Ｇｔに対応する位置の３箇所のゲートから金型内に樹脂が充填されると、環状溝３２６に相当する部分で樹脂が全周に亘って供給されることとなる。この状態でさらに樹脂の充填圧力が加えられると、内側突出部３２４に相当する部分に向かって全周から樹脂が供給される。これにより、内側突出部３２４、特に後述の弁座３２５における端面の平面度や粗さを全周に亘って所望の値に制御し易くできる。これを目的として、本実施形態では、環状溝３２６が形成されている。弁座３２５における端面の平面度や粗さを全周に亘って所望の値に制御できることにより、フロート４０と接触するシール面のシール性を向上でき、また、弁座３２５に接触したフロート４０を損傷させることを抑制できる。なお、フロート４０は、上方に弾性のシール部材を搭載していてもよく、その場合は、かかるシール部材が弁座３２５に接触する。

内側突出部３２４の内径端部には、開口３２ｂを囲む円筒状の弁座３２５が形成されている。弁座３２５は、燃料の液位上昇に伴って上昇するフロート４０の上端と接する。

図１および図２に示すように、外ケース３５は、上方が開口したカップ状の外観形状を有し、ケース本体３０の一部とフロート４０とを収容する。図１に示す組み付けられた状態において、ケース本体３０の下方開口３０ａは塞がれ、ケース本体３０うちの側壁部３３は外ケース３５に収容され、天井壁部３２は外ケース３５には収容されていない。外ケース３５は、側壁部３６と、底壁部３７とを備える。

側壁部３６の内周面には、複数の係合爪３６ａが形成されている。各係合爪３６ａは、ケース本体３０の係合穴３３ｂと係合する。これにより、外ケース３５がケース本体３０に装着される。側壁部３６の上部には、シール保持部３８が形成されている。シール保持部３８は、ケース本体３０の上外周に嵌合されるとともに、蓋体５０の一端に熱溶着されることでケース本体３０と蓋体５０とを連結する。

底壁部３７には、厚さ方向に貫通する連通穴３７ｂが形成されている。連通穴３７ｂは、収容室３０Ｓと燃料タンクＦＴ内とを連通させる。底壁部３７の中央上部には、環状のスプリング支持部３７ｃが形成されている。スプリング支持部３７ｃの外周部は、フロート４０の内側凹所の下面との間でスプリング４６を支持する。

図２に示すように、フロート４０は、側壁部４１と弁部４２とが一体形成された構成を有する。側壁部４１は、下方が開口する略筒状の外観形状を有する。側壁部４１の内部には、浮力室４０Ｓが形成されている。弁部４２は、側壁部４１の上方端面の中央において、＋Ｚ方向に突出して形成されている。弁部４２は、筒状の外観形状を有する。弁部４２の内部は、浮力室４０Ｓと連通する。弁部４２の＋Ｚ方向の端面は、燃料タンクＦＴ内の燃料の液位が液位ＦＬ１以上となりフロート４０が浮上した際にケース本体３０の弁座３２５と接し、開口３２ｂを閉塞する。

図１および図２に示すように、蓋体５０は、互いに異なる種類の樹脂層で形成された蓋内層５１と、蓋外層５２との２層構造を有する。蓋内層５１は、機械的強度の大きいポリアミドにより形成され、蓋外層５２は、耐衝撃性に優れたポリエチレンに溶着する変性ポリエチレンにより形成されている。蓋体５０は、蓋本体５３と、管体部５４とを備える。

蓋本体５３は、外周側に形成されたフランジ５３ａと、フランジ５３ａの内周側に配置された蓋支持部５３ｃとが一体形成された構成を有する。また、フランジ５３ａの下端部には、燃料タンクＦＴの上壁ＦＴａに溶着される蓋溶着端５３ｂが形成されている。

管体部５４は、クイックコネクタである図１に示す外部管体ＱＣを、シール部材ＱＣａでシールするとともにクリップＱＣｂで外装するための管体装着部５４ａを備えている。管体装着部５４ａの根元部には、外部管体ＱＣの端部を係止するための係止突起５４ｂが環状に突設されている。管体部５４内には、管側通路５４ｃが形成されており、この管側通路５４ｃの一端が、蓋体５０の内表面とケース本体３０の天井壁部３２の外表面とに挟まれたバッファ室５０Ｓに連通し、他端が図示しないキャニスタの側に接続される。

上記構成を有する燃料遮断弁２０の動作の概略は以下の通りである。給油により燃料タンクＦＴ内に燃料が供給されると、燃料タンクＦＴ内の燃料液位の上昇につれて燃料タンクＦＴ内の上部に溜まっていた燃料蒸気は、外部管体ＱＣを通じてキャニスタ側へ逃がされる。そして、燃料タンクＦＴ内の燃料液位が所定の液位ＦＬ１に達すると、燃料は、外ケース３５の連通穴３７ｂを通じて収容室３０Ｓに流入する。これにより、フロート４０に浮力が生じて上昇し、弁部４２で開口３２ｂを閉塞して燃料がキャニスタ側へ流出しない。したがって、燃料タンクＦＴへの給油の際等に、燃料タンクＦＴから燃料蒸気をキャニスタへと逃がすとともに、燃料が燃料タンクＦＴ外へ流出するのを防止することができる。

Ａ２．開口３２ｂの近傍の詳細構成：
図５は、図４に示す開口３２ｂの近傍の領域Ｐを拡大して示す断面図である。図５では、開口３２ｂから流出する燃料蒸気の流れが太い実線矢印により表わされている。図５に示すように、開口３２ｂは、＋Ｚ方向に向かって拡径する台形柱状の形状を有する。上述のように、開口３２ｂの外縁に対して径方向外側に連続して段差部ＳＴが形成されている。この段差部ＳＴの径方向（Ｘ軸方向）の幅（以下、「段差幅」と呼ぶ）ｄ１は、所定の範囲内に設定されている。かかる段差幅ｄ１の詳細については後述する。また、第１円筒壁部３２１の高さ、すなわち、Ｚ軸方向の寸法（以下、「壁部高さ」と呼ぶ）ｈ１は、所定範囲内に設定されている。この壁部高さｈ１の詳細についても後述する。

第１円筒壁部３２１の外径端部３２１ａは、環状溝３２６の外径端部３２６ａに比べて、径方向内側（図５では、－Ｘ方向）に位置している。すなわち、第１円筒壁部３２１は、開口３２ｂに近い位置に配置され、また、Ｘ軸方向の厚さが比較的小さく構成されている。このため、第１円筒壁部３２１をコンパクトに形成でき、天井壁部３２および燃料遮断弁２０の軽量化および小型化を図ることができる。

開口３２ｂから排出される燃料蒸気の流れ（以下、「排出流」と呼ぶ）ＶＦ１のうち、ごく一部は段差部ＳＴの上方の領域Ａｒ１、すなわち、開口３２ｂの外縁と第１円筒壁部３２１の内径端部との間の排出方向に延びる領域Ａｒ１に向かって流れ、第１円筒壁部３２１の内周面にぶつかって＋Ｚ方向の流れ（以下、「外周流」と呼ぶ）ＶＦ３となる。また、排出流ＶＦ１のうち、領域Ａｒ１に向かわない燃料蒸気は、排出方向（＋Ｚ方向）に見て開口３２ｂと重なる領域を流れる燃料蒸気の流れ（以下、「本流」と呼ぶ）ＶＦ２となる。

外周流ＶＦ３の燃料蒸気の量は少ない。また、領域Ａｒ１の－Ｚ方向には段差部ＳＴが存在し、直接的に領域Ａｒ１に＋Ｚ方向に燃料蒸気が供給されないこと、および外周流ＶＦ３は第１円筒壁部３２１に衝突して＋Ｚ方向に向かうことから、外周流ＶＦ３の流速は、本流ＶＦ２の流速よりも遅い。

本流ＶＦ２のうち外周に近い一部の流れは、第１円筒壁部３２１を＋Ｚ方向に越えた位置で、径方向に拡散する流れ（以下、「拡散流」と呼ぶ）ＶＦ４となる。拡散流ＶＦ４のうちの一部は、領域Ａｒ１を＋Ｚ方向に流れる外周流ＶＦ３によって渦のように巻きこまれるようにして本流ＶＦ２に戻ろうとする流れ（以下、「巻込流」と呼ぶ）ＶＦ５となる。しかし、上述のように、外周流ＶＦ３の流速は遅いため、拡散流ＶＦ４を本流ＶＦ２へと巻き込む力、すなわち、巻込流ＶＦ５を生じさせる力は弱い。このため、巻込流ＶＦ５の発生を抑制できると推測される。加えて、本流ＶＦ２の径方向外側を流れる外周流ＶＦ３があたかも本流ＶＦ２を囲む壁のように機能するために、巻込流ＶＦ５が本流ＶＦ２に戻る（ぶつかる）ことが阻害されるものと推測される。巻込流ＶＦ５の方向は、本流ＶＦ２の方向と交差する方向であるため、本流ＶＦ２を阻害し、開口３２ｂを含む天井壁部３２における圧力損失（通気抵抗）を増大させる要因となる。しかし、上述のように、巻込流ＶＦ５の発生を抑制し、また、巻込流ＶＦ５が本流ＶＦ２に戻ることを抑制できるため、段差部ＳＴが無い構成に比べて上記圧力損失（通気抵抗）を低減できるものと推測される。

Ａ３．段差幅ｄ１と圧力損失との関係：
図６は、段差幅ｄ１と天井壁部３２における圧力損失との関係を示す説明図である。図６において、横軸は段差幅ｄ１（ミリメートル）を表し、縦軸は天井壁部３２における圧力損失（パスカル）を表す。段差部ＳＴは、中心軸ＡＸを通る断面においては、中心軸ＡＸを挟んで２つ存在する。図６の段差幅ｄ１とは、これら２つの段差部ＳＴのそれぞれの径方向の長さを意味する。

図６の線Ｌ２は、段差幅ｄ１が互いに異なる９つの天井壁部３２のモデルに対して燃料蒸気を流すシミュレーションを行い、開口３２ｂを通過する燃料蒸気の圧力損失を解析した結果を結んだ線を表す。なお、各段差幅ｄ１と圧力損失の値とを示す９つの点を黒丸で示し、かかる黒丸の近傍に段差幅ｄ１の値を示している。また、図６の線Ｌ１は、段差幅ｄ１が０（ゼロ）である比較例の天井壁部に対して燃料蒸気を流すシミュレーションを行い、開口を通過する燃料蒸気の圧力損失を解析した結果を表す。なお、いずれのモデルにおいても、開口３２ｂの直径は、５．３ｍｍ（ミリメートル）であった。開口３２ｂの直径とは、開口３２ｂのうちの最もバッファ室５０Ｓに近い位置（＋Ｚ方向の端部）における直径を意味する。

線Ｌ１に示すように、比較例の天井壁部のモデルにおける圧力損失は、２９００Ｐａ（パスカル）よりも高い値である。これに対して、線Ｌ２に示すように、本実施形態の燃料遮断弁２０の天井壁部３２のモデルでは、天井壁部３２における圧力損失は、いずれも２９００Ｐａよりも低い値となった。特に、段差幅ｄ１が１．２５ミリメートル以下の場合には、圧力損失が２８５０Ｐａよりも小さな値に収まっている。この場合、第１円筒壁部３２１の内径（内周表面の直径）は、下記式（１）の演算により、７．８ｍｍと算出される。したがって、第１円筒壁部３２１の内径は、開口３２ｂの内径のおよそ１．４７倍となる。このため、第１円筒壁部３２１の内径が開口３２ｂの１倍よりも大きく且つ１．４倍以下であれば、天井壁部３２における圧力損失を、比較例の天井壁部における圧力損失の値はもちろんのこと、２８５０Ｐａよりも十分に小さな値に抑えられる。第１円筒壁部３２１の内径が開口３２ｂの１．４倍以上になると、段差部ＳＴが大きくなり、領域Ａｒ１が大きくなる。このため、領域Ａｒ１においても拡散流および巻込流が生じてしまうため、圧力損失が２８５０Ｐａに近い値になるものと推測される。
５．３＋（１．２５×２）＝７．８・・・（１）

さらに、段差幅ｄ１が０．３５ｍｍ以上０．９ｍｍ以下の場合には、天井壁部３２における圧力損失を２７００Ｐａよりも小さな値に抑えることができる。このとき、第１円筒壁部３２１の内径は、開口３２ｂの内径のおよそ１．１３倍以上且つ１．３４倍以下となっている。第１円筒壁部３２１の内径をおよそ１．３４倍以下とすることにより、上述のように領域Ａｒ１における拡散流および巻込流の発生をより抑制できるものと推測される。また、第１円筒壁部３２１の内径をおよそ１．１３倍以上にすることにより、領域Ａｒ１が過度に小さくなり外周流ＶＦ３の流速が遅くならないことを抑制できるものと推測される。以上のように段差幅ｄ１の大きさを制御することにより、開口３２ｂの圧力損失をより低減できる。

Ａ４．壁部高さｈ１と圧力損失との関係：
図７は、壁部高さｈ１と圧力損失との関係を示す説明図である。図７において、横軸は壁部高さｈ１（ミリメートル）を表し、縦軸は本流ＶＦ２の圧力（キロパスカル）を表す。本流ＶＦ２の圧力が大きいほど、通気抵抗は大きい。

図７の線Ｌ３は、壁部高さｈ１が互いに異なる６つの天井壁部３２のモデルに対して、３６リットル／分の流量で燃料蒸気を流すシミュレーションを行い、本流ＶＦ２の圧力を解析した結果を結んだ線を表す。なお、各壁部高さｈ１（０、０．５、１．５、２．０、２．５、３．０ミリメートル）と圧力とを示す５つの点を黒丸で示している。図７に示すように、壁部高さｈ１が２．０ｍｍ近傍で、本流ＶＦ２の圧力が極小となっている。そこで、本実施形態の第１円筒壁部３２１の壁部高さｈ１は、２．０プラスマイナス０．２ｍｍ、すなわち、１．８ｍｍ以上且つ２．２ｍｍ以下の範囲の値に設定されている。かかる範囲とすることにより、本流ＶＦ２の圧力を低く抑えて、天井壁部３２における通気抵抗を小さくできる。なお、壁部高さｈ１がかかる範囲よりも大きな値となると、第１円筒壁部３２１を越える際の本流ＶＦ２の流速が非常に速くなる。このため、巻込流ＶＦ５が本流ＶＦ２に戻る際に圧力損失が大きくなり、その結果、本流ＶＦ２の圧力が大きくなるものと推測される。

以上説明した実施形態の燃料遮断弁２０によれば、第１円筒壁部３２１の内径端部は、開口３２ｂの外縁から径方向外側に離れて位置し、第１円筒壁部３２１の内径は、開口３２ｂの内径の１倍よりも大きく且つ１．４倍以下であるので、収容室３０Ｓ内から収容室３０Ｓ外、すなわち、バッファ室５０Ｓへ開口を通って排出される燃料蒸気の流れのうち、開口の外縁と円筒壁部の内径端部との間の領域を排出方向に沿って流れる外周流ＶＦ３の流速を、排出方向に見て開口と重なる領域を流れる本流ＶＦ２の流速よりも遅くできる。このため、本流ＶＦ２のうちの、第１円筒壁部３２１を越えた領域において径方向に拡散された拡散流ＶＦ４から、渦のように巻き込まれるようにして本流に戻る巻込流ＶＦ５が発生することを抑制できる。また、外周流ＶＦ３があたかも本流ＶＦ２を取り囲む壁として機能するために、巻込流ＶＦ５が本流ＶＦ２に戻る（ぶつかる）ことを抑制できる。このように巻込流ＶＦ５の発生を抑制でき、また、発生した巻込流ＶＦ５が本流ＶＦ２に戻る（ぶつかる）ことを抑制できるので、開口３２ｂからの燃料蒸気の排出、すなわち本流ＶＦ２が巻込流ＶＦ５により阻害されることを抑制できる。したがって、本形態の燃料遮断弁２０によれば、シール径を過度に大きくすることなく燃料蒸気の排出時の通気抵抗を低減できる。

また、第１円筒壁部３２１の内径を、開口３２ｂの内径の１．１３倍以上且つ１．３４倍以下とすることにより、開口３２ｂからの燃料蒸気の排出時の通気抵抗（圧力損失）を、より低減できる。また、天井壁部３２は、弁座３２５を囲む環状溝３２６を有するので、天井壁部３２を樹脂の射出成形により形成する構成において、金型において弁座３２５に相当する部分によりも径方向外側にある複数のゲートから樹脂を流し込む際に、環状溝３２６の相当する部分を利用して全周に亘って樹脂を行き渡らせることができる。このため、その後、樹脂の充填圧力を加えた場合に、全周から弁座３２５に相当する部分に向かって樹脂を供給できるため、形成された弁座３２５の先端面において平面度や粗さを所望の値に制御し易くできる。したがって、フロート４０の弁部４２が弁座３２５に接触する際のシール性を向上でき、また、弁部４２が弁座３２５の先端面（－Ｚ方向の端面）により破損することを抑制できる。

また、第１円筒壁部３２１の外径端部３２１ａは、環状溝３２６における外径端部３２６ａに比べて、径方向内側に位置するので、第１円筒壁部３２１の厚さ（径方向の寸法）を小さくでき、燃料遮断弁２０の軽量化および小型化を図ることができる。また、第１円筒壁部３２１には、第１円筒壁部３２１の径方向内側と、径方向外側とを連通させるスリット３２８が形成されているので、第１円筒壁部３２１と第２円筒壁部３２２との間に溜まった燃料、具体的には、開口３２ｂから排出された燃料の飛沫が溜まったものを、スリット３２８を介して開口３２ｂへと導くことができる。

Ｂ．他の実施形態：
（Ｂ１）上記実施形態において、段差部ＳＴは１つであったが、多段となるように複数の段差部ＳＴを備える構成であってもよい。かかる構成においては、径方向外側（外径方向）に向かうにつれて高さ（＋Ｚ方向の位置）が高くなるような段差部ＳＴを複数備える構成としてもよい。このようにすることにより、巻込流ＶＦ５の発生を抑制しつつ第１円筒壁部３２１の内径を大きくできる。

（Ｂ２）上記実施形態における燃料遮断弁２０は、あくまでも一例であり、様々に変形できる。例えば、上記実施形態において、環状溝３２６を省略してもよい。また、例えば、第１円筒壁部３２１の外径端部３２１ａは、環状溝３２６の外径端部３２６ａと径方向において同じ位置、または、より径方向外側に位置してもよい。また、例えば、スリット３２８の数は２つに限らず他の任意の数であってもよい。また、スリット３２８を省略してもよい。また、例えば、開口３２ｂは、＋Ｚ方向に向かって拡径する台形柱状の形状に限らず、Ｚ軸方向に亘って直径が一定である形状、すなわち円柱形状であってもよい。また、例えば、－Ｚ方向に向かって拡径する台形柱状の形状や、段階的に直径が変化する段付き円柱形状であってもよい。これらの形状においても、第１円筒壁部３２１の内径が、開口３２ｂの＋Ｚ方向の端部における直径（開口３２ｂの内径）の１倍よりも大きく且つ１．４倍以下であることにより、上記実施形態と同様な効果を奏する。また、例えば、壁部高さｈ１を、１．８ｍｍ以上且つ２．２ｍｍ以下の範囲から外れた値に設定してもよい。すなわち、壁部高さｈ１を、１．８ｍｍ未満または２．２ｍｍよりも大きい範囲に設定してもよい。

本開示は、上記実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した形態中の技術的特徴に対応する上記実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

２０…燃料遮断弁、３０…ケース本体、３０Ｓ…収容室、３０ａ…下方開口、３２…天井壁部、３２ｂ…開口、３３…側壁部、３３ｂ…係合穴、３５…外ケース、３６…側壁部、３６ａ…係合爪、３７…底壁部、３７ｂ…連通穴、３７ｃ…スプリング支持部、３８…シール保持部、４０…フロート、４０Ｓ…浮力室、４１…側壁部、４２…弁部、４６…スプリング、５０…蓋体、５０Ｓ…バッファ室、５１…蓋内層、５２…蓋外層、５３…蓋本体、５３ａ…フランジ、５３ｂ…蓋溶着端、５３ｃ…蓋支持部、５４…管体部、５４ａ…管体装着部、５４ｂ…係止突起、５４ｃ…管側通路、３２０…ドーム部、３２１…第１円筒壁部、３２１ａ…外径端部、３２２…第２円筒壁部、３２４…内側突出部、３２５…弁座、３２６…環状溝、３２６ａ…外径端部、３２７…上方壁部、３２８…スリット、ＡＸ…中心軸、Ａｒ１…領域、ＦＬ１…液位、ＦＴ…燃料タンク、ＦＴａ…上壁、ＦＴｃ…取付穴、Ｇｔ…ゲート跡、Ｐ…領域、ＱＣ…外部管体、ＱＣａ…シール部材、ＱＣｂ…クリップ、ＳＴ…段差部、ＶＣ…燃料蒸気流路、ＶＦ１…排出流、ＶＦ２…本流、ＶＦ３…外周流、ＶＦ４…拡散流、ＶＦ５…巻込流、ｄ１…段差幅

Claims

燃料タンクとキャニスタとを接続する燃料蒸気流路に配置されて用いられる燃料遮断弁であって、
前記燃料タンク内の燃料液位に応じて、前記燃料蒸気流路における通気と遮断とを選択的に制御する弁体と、
前記弁体を収容する収容室を形成する収容室形成部であって、
前記収容室内と前記収容室外とを連通させ、燃料蒸気が通る筒状の開口を形成する開口形成部と、
前記収容室に面する内表面に形成され、前記開口を囲んで前記収容室に向かって突出する前記弁体の筒状の弁座と、
前記収容室に面しない外表面に形成され、前記開口を囲んで前記収容室から離れる方向に突出する円筒壁部と、
を有する収容室形成部と、
を備え、
前記円筒壁部の内径端部は、前記開口の外縁から径方向外側に離れて位置し、
前記円筒壁部の内径は、前記開口の内径の１倍よりも大きく且つ１．４倍以下である、
燃料遮断弁。
請求項１に記載の燃料遮断弁において、
前記円筒壁部の内径は、前記開口の内径の１．１３倍以上且つ１．３４倍以下である、燃料遮断弁。
請求項１または請求項２に記載の燃料遮断弁において、
前記収容室形成部は、前記弁座を囲む前記内表面に形成された環状溝を、さらに有する、燃料遮断弁。
請求項３に記載の燃料遮断弁において、
前記円筒壁部の外径端部は、前記環状溝における外径端部に比べて、径方向内側に位置する、燃料遮断弁。
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の燃料遮断弁において、
前記円筒壁部には、前記円筒壁部の径方向内側と、前記円筒壁部の径方向外側とを連通させるスリットが形成されている、燃料遮断弁。