JP7349825B2 - 燃料タンク及び支柱部材 - Google Patents

Description

本発明は、燃料タンク及び支柱部材に関するものである。

特許文献１には、内圧の変動に起因する変形を防止することが可能な合成樹脂製の燃料タンクが開示されている。この燃料タンクは、タンクを構成する上下両壁部の間に、合成樹脂材料からなるコラム状の支持エレメントを介在させたものである。支持エレメントの上下両端面は、タンクの上下両壁部に溶接により固着されている。

特表２０１６－５０６３３１号公報

支持エレメントの上下両端面はフランジ状の板部となっている。溶接の際には、フランジ状の板部を、加熱して軟化させた状態でタンクの上下両壁部に押し付け、板部と壁部を面接触状態で密着させる。板部を加熱してからタンクの壁部に押し付けるまでの間に、板部の温度が低下するのに伴って、板部が湾曲するように変形する。そのため、板部と壁部との間に、空気が閉じ込められ、空気溜まりが発生する。板部と壁部との間に空気溜まりが生じると、その分、板部と壁部の密着面積が減少するのである。ところが、軟化して湾曲したときの板部の形状は、雰囲気温度等の諸条件によってバラツキがあるため、板部と壁部の密着面積が一定にならない。このように、上記従来の燃料タンクは、板部と壁部の密着面積を管理することができないので、品質が安定しないという問題がある。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、燃料タンクの品質の安定を図ることを目的とする。

第１の発明の燃料タンクは、
合成樹脂製のタンク本体と、
前記タンク本体内に収容された合成樹脂製の支柱部材と、
前記支柱部材に形成され、前記タンク本体の壁部に溶着された環状のフランジ部と、
前記フランジ部における前記壁部との対向面に形成された周方向の溝部と、
前記溝部内と前記支柱部材の外部とを連通させる通気部とを備え、
前記フランジ部は、前記支柱部材を構成する筒形の柱状部の端部の外周縁から径方向外方へ張り出した形状であり、
前記溝部は、前記対向面の径方向中央部のみに１本だけ形成され、且つ前記フランジ部の全周に亘って連続した形態であり、
前記対向面のうち前記溝部よりも外周側の環状領域は、前記壁部に対して全領域が熱溶着された外周側溶着面であり、
前記対向面のうち前記溝部よりも内周側の環状領域は、前記壁部に対して全領域が熱溶着された内周側溶着面である。

第２の発明の支柱部材は、
合成樹脂製のタンク本体内に収容され、燃料タンクを構成する合成樹脂製の支柱部材であって、
前記タンク本体の壁部に溶着される環状のフランジ部と、
前記フランジ部における前記壁部との対向面に形成された周方向の溝部と、
前記溝部内を外部に連通させる通気部とを備え、
前記フランジ部は、前記支柱部材を構成する筒形の柱状部の端部の外周縁から径方向外方へ張り出した形状であり、
前記溝部は、前記対向面の径方向中央部のみに１本だけ形成され、且つ前記フランジ部の全周に亘って連続した形態であり、
前記対向面のうち前記溝部よりも外周側の環状領域は、前記壁部に対して全領域が熱溶着可能な外周側溶着面であり、
前記対向面のうち前記溝部よりも内周側の環状領域は、前記壁部に対して全領域が熱溶着可能な内周側溶着面である。

支柱部材をタンク本体の壁部に溶着する際には、フランジ部を、加熱して軟化させた状態で壁部に押し付ける。溶着の過程では、フランジ部と壁部との間に空気溜まりが生じても、溶着が進むのに伴って、空気溜まりの空気が溝部と通気部を通って支柱部材の外部へ排出される。これにより、溶着完了時には、フランジ部と壁部との間において溝部だけに空気を残留させる形態にすることが可能である。溝部の大きさは、支柱部材の成形時に管理され、フランジ部が湾曲しても大きく変動することはない。これにより、フランジ部と壁部の溶着面積を管理することができるので、溶着品質を安定させることができる。また、溝部をフランジ部の全周にわたって連続した形態としたことにより、フランジ部と壁部との溶着面積を、フランジ部の全周にわたって管理できるので、溶着品質を高いレベルで安定させることができる。

実施例１の燃料タンクの断面図である。 支柱部材とタンク本体の下壁部との溶着部分をあらわした部分拡大断面図である。 図２のＸ－Ｘ線断面図である。 フランジ部を熱板により加熱している状態をあらわす部分拡大断面図である。 フランジ部が加熱により軟化して湾曲変形した状態をあらわす部分拡大断面図である。 実施例２の支柱部材の底面図である。 実施例３の支柱部材の底面図である。 実施例４の支柱部材の底面図である。

第１及び第２の発明は、前記通気部が、前記フランジ部を厚さ方向に貫通した形態であることが好ましい。この構成によれば、通気部を形成しても、フランジ部における壁部との溶着面積が減少することがないので、溶着強度の低下を回避できる。

＜実施例１＞
以下、本発明を具体化した実施例１を図１～図５を参照して説明する。本実施例１の燃料タンク１０は、図１に示すように、合成樹脂製のタンク本体１１と、タンク本体１１内に収容された合成樹脂製の支柱部材２０とを備えている。即ち、本実施例１の支柱部材２０は、タンク本体１１内に収容されることで燃料タンク１０を構成するものである。

タンク本体１１の内部空間は、燃料を貯留するための貯留室１２となっている。タンク本体１１は、下壁部１３（請求項に記載の壁部）と、貯留室１２を構成する上壁部１４（請求項に記載の壁部）とを有している。上壁部１４と下壁部１３は、上下方向に対向するように配されている。貯留室１２（タンク本体１１）の内圧が大気圧よりも上昇すると、上壁部１４と下壁部１３は、タンク本体１１内から互いに上下方向に離間する方向の押圧力を受ける。貯留室１２の内圧が大気圧よりも低下すると、上壁部１４と下壁部１３は、タンク本体１１外から互いに上下方向に接近する方向の押圧力を受ける。

支柱部材２０の材料は、タンク本体１１と同じものである。支柱部材２０は、貯留室１２の圧力が変動したときに上壁部１４と下壁部１３の上下方向の相対変位を規制し、タンク本体１１の不正な変形を防止するものである。支柱部材２０は、軸線を上下方向（上壁部１４と下壁部１３が対向する方向）に向けた円筒状の柱状部２１と、柱状部２１の上下両端部に連なる上下対称な一対のフランジ部２２とを有する単一部品である。

一対のフランジ部２２は上下対称であるので、以下、下側のフランジ部２２の形態について説明し、上側のフランジ部２２については説明を省略する。フランジ部２２は、柱状部２１の下端部の外周から径方向（水平方向）へ張り出している。図３に示すように、支柱部材２０を柱状部２１の軸線と平行に上から視た平面視において、フランジ部２２は、外径寸法が柱状部２１よりも大きく、柱状部２１と同心の円環形をなしている。フランジ部２２は、柱状部２１と同心円環状のテーパ部２３と、同じく柱状部２１と同心円環状の板状溶着部２４とから構成されている。テーパ部２３は、柱状部２１の下端部から、柱状部２１の軸線に対して斜め方向（斜め下外方）へ延出した形態である。

板状溶着部２４は、テーパ部２３よりも大径であり、テーパ部２３の外周縁（下端縁部）から径方向外方へ水平に張り出した形態である。板状溶着部２４は、板厚方向を柱状部２１の軸線と平行に向けている。板状溶着部２４の下面は、下壁部１３の内面と対向する対向面２５となっている。支柱部材２０は、対向面２５において下壁部１３と溶着する。

板状溶着部２４には、対向面２５を凹ませた形態の溝部２６が形成されている。支柱部材２０を軸線と平行に切断した断面において、溝部２６の断面形状は方形である。溝部２６は、フランジ部２２（板状溶着部２４）と同心の円環形をなす。溝部２６は、板状溶着部２４の外周縁よりも径方向内側で、且つ板状溶着部２４の内周縁より径方向外側に配されている。対向面２５のうち溝部２６よりも外周側の円環状領域は、外周側溶着面２７となっている。対向面２５のうち溝部２６よりも内周側の円環状領域は、内周側溶着面２８となっている。

板状溶着部２４には、４つ（複数）の通気部２９（通気孔）が形成されている。４つの通気部２９は、円形の貫通孔からなり、平面視において周方向に等角度ピッチで配されている。径方向において、４つの通気部２９は、溝部２６の形成領域の範囲内に配されている。各通気部２９は、溝部２６の内部空間を、板状溶着部２４の上面、即ち板状溶着部２４における対向面２５とは反対側の外面へ開放させた形態である。換言すると、通気部２９は、板状溶着部２４を支柱部材２０（柱状部２１）の軸線方向と平行に貫通した形態であり、板状溶着部２４（フランジ部２２）の板厚方向に貫通した形態である。

次に、支柱部材２０を下壁部１３に溶着する工程を説明する。まず、図４に示すように、水平に設置した熱板Ｈの上面に、下側のフランジ部２２における下壁部１３との対向面２５（外周側溶着面２７と内周側溶着面２８）を面接触状態で密着させながら押し付ける。すると、フランジ部２２のうち外周側溶着面２７と内周側溶着面２８を含む板状溶着部２４の下面部分が、加熱されて軟化する。このとき、板状溶着部２４のうち対向面２５（外周側溶着面２７と内周側溶着面２８）から離間した上面側部分は、温度上昇が小さいので軟化しない。したがって、溝部２６のうち上端側部分も軟化しない。タンク本体１１の下壁部１３のうちフランジ部２２を溶着する部位も、フランジ部２２と同様に、加熱して軟化させておく。

板状溶着部２４の下面側部分と下壁部１３が軟化したら、支柱部材２０を、熱板Ｈから持ち上げて、下壁部１３の上方へ移動させる。移動させる間に、板状溶着部２４は雰囲気温度によって自然冷却されるため、板状溶着部２４（フランジ部２２）の対向面２５は湾曲変形する。図５に示すように、湾曲変形した対向面２５は、溝部２６の形成されている径方向中央部分が、外周側部分及び内周側部分に比べて凹んだ形態となる。このような凹み形状になるのは、以下の理由によるものと推察される。

板状溶着部２４のうち外周側溶着面２７が形成されている領域は、板状溶着部２４の外周面が露出しているので冷却速度が比較的速く、冷却に伴う収縮量が比較的小さい。板状溶着部２４のうち内周側溶着面２８が形成されている領域も、板状溶着部２４の内周面が露出しているので冷却速度が比較的速く、冷却に伴う収縮量が比較的小さい。これに対し、板状溶着部２４のうち溝部２６が形成されている領域は、そもそも加熱の度合いが小さく、しかも、周面が露出していないので冷却速度が比較的遅く、冷却に伴う収縮量が比較的大きい。この冷却に伴う各部位における変形形態の相違により、対向面２５のうち溝部２６が形成されている径方向中央部が、外周側及び内周側に比べて凹むような形態で湾曲すると考えられる。

上記のように湾曲変形した対向面２５を下壁部１３に押し付ける過程では、まず、板状溶着部２４ののうち外周縁部と内周縁部が下壁部１３に接触するので、下壁部１３と板状溶着部２４との間には空気が閉じこめられ、周方向に沿った環状の空気溜まり（図示省略）が発生する。この空気溜まりは溝部２６に連通している。この状態から板状溶着部２４を下壁部１３に更に押し付けると、対向面２５が全体的に下壁部１３に接近していき、これに伴って、空気溜まり内の空気が、溝部２６と通気部２９を介して板状溶着部２４（支柱部材２０）の外部へ押し出される。

この間、板状溶着部２４の対向面２５のうち外周縁部と内周縁部は下壁部１３に密着した状態を保つ。そして、対向面２５における下壁部１３との接触領域が、外周縁側から溝部２６に向かって径方向中央部側（径方向内側）へ拡大するとともに、内周縁側から溝部２６に向かって径方向中央部側（径方向外側）へ拡大していく。つまり、板状溶着部２４と下壁部１３との密着面積は、フランジ部２２を下壁部１３に押し付けていくのに伴って確実に増大していく。

そして、外周側溶着面２７の全領域と内周側溶着面２８の全領域が下壁部１３に密着した状態になると、下側のフランジ部２２（板状溶着部２４）と下壁部１３との溶着が完了する。この状態では、板状溶着部２４のうち下壁部１３に溶着すべき所期の領域（外周側溶着面２７と内周側溶着面２８）の全領域が、確実に下壁部１３に溶着されているので、必要最少の溶着面積が確保されている。また、板状溶着部２４のうち溝部２６を構成する部位の大部分は、熱板Ｈから遠い位置にあるので、溝部２６は殆ど変形せず、溝部２６の径方向の溝幅寸法も溶着によって大きく変動していない。したがって、フランジ部２２と下壁部１３との溶着面積は、所期の面積が確保されている。下側のフランジ部２２と同様の手順で、上側のフランジ部２２と上壁部１４との溶着も行われる。

上述のように本実施例１の燃料タンク１０は、合成樹脂製のタンク本体１１と、タンク本体１１内に収容された合成樹脂製の支柱部材２０とを有している。支柱部材２０には、タンク本体１１の下壁部１３及び上に溶着された環状のフランジ部２２が形成されている。フランジ部２２における下壁部１３及び上壁部１４との対向面２５には、周方向の溝部２６が形成されている。支柱部材２０（フランジ部２２）には、溝部２６内と支柱部材２０の外部とを連通させる通気部２９が形成されている。

支柱部材２０をタンク本体１１の下壁部１３及び上壁部１４に溶着する際には、フランジ部２２（板状溶着部２４）を、加熱して軟化させた状態で下壁部１３又は上壁部１４に押し付ける。溶着の過程では、フランジ部２２と下壁部１３又は上壁部１４との間に空気溜まりが生じても、溶着が進むのに伴って、空気溜まりの空気は溝部２６と通気部２９を通って支柱部材２０の外部へ排出される。

これにより、溶着完了時には、フランジ部２２と壁部との間において溝部２６だけに空気を残留させる形態にすることが可能である。溝部２６の大きさは、支柱部材２０の成形時に管理され、フランジ部２２が湾曲変形しても大きく変動することはない。このように本実施例１の燃料タンク１０及び支柱部材２０によれば、フランジ部２２と壁部との溶着面積を管理することができるので、溶着品質を安定させることができる。

また、溝部２６はフランジ部２２の全周にわたって連続した形態であるから、板状溶着部２４と下壁部１３との間には、管理できない形態の空気溜まりが生じることがない。したがって、フランジ部２２と壁部との溶着面積を、フランジ部２２の全周にわたって管理することができるので、溶着品質を高いレベルで安定させることができる。

また、通気部２９は、板状溶着部２４の外周面や板状溶着部２４の内周面を凹ませた形態ではなく、フランジ部２２（板状溶着部２４）を厚さ方向に貫通した形態である。したがって、フランジ部２２に通気部２９を形成しても、フランジ部２２における壁部との溶着面積が減少することはない。これにより、通気部２９を形成することに起因する溶着強度の低下を、回避できる。

＜実施例２＞
次に、本発明を具体化した実施例２を図６を参照して説明する。本実施例２の支柱部材３０は、フランジ部２２（板状溶着部２４）に形成されている通気部３１を上記実施例１とは異なる構成としたものである。その他の構成については上記実施例１と同じであるため、同じ構成については、同一符号を付し、構造、作用及び効果の説明は省略する。

実施例１の通気部２９が、板状溶着部２４を板厚方向（支柱部材２０の軸線方向）に貫通した孔形状であるのに対し、本実施例２の通気部３１は、板状溶着部２４の外周面を凹ませて、溝部２６内を板状溶着部２４の外周面へ開放させた形態である。通気部３１は、板状溶着部２４の上面と下面（外周側溶着面２７）にも開口している。

＜実施例３＞
次に、本発明を具体化した実施例３を図７を参照して説明する。本実施例３の支柱部材３２は、フランジ部２２（板状溶着部２４）に形成されている通気部３３を上記実施例１とは異なる構成としたものである。その他の構成については上記実施例１と同じであるため、同じ構成については、同一符号を付し、構造、作用及び効果の説明は省略する。

本実施例３の通気部３３は、板状溶着部２４における下壁部１３及び上壁部１４との対向面２５を凹ませた形態である。通気部３３は、対向面２５を構成する外周側溶着面２７と内周側溶着面２８のうち外周側溶着面２７のみに形成されている。通気部３３は、溝部２６内を板状溶着部２４の外周面へ開放させた形態である。

＜実施例４＞
次に、本発明を具体化した実施例４を図８を参照して説明する。本実施例４の支柱部材３４は、フランジ部２２（板状溶着部２４）に形成されている溝部３５を上記実施例１とは異なる構成としたものである。その他の構成については上記実施例１と同じであるため、同じ構成については、同一符号を付し、構造、作用及び効果の説明は省略する。

上記実施例１のフランジ部２２には、全周にわたって連続した円形をなす１つの溝部２６が形成されていたのに対し、本実施例４のフランジ部２２には、フランジ部２２と同心円の円弧状をなす４つの溝部３５が形成されている。４つの溝部３５は、周方向に間隔を空けて配されている。通気部２９は、各溝部３５に１つずつ形成されている。

＜他の実施例＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施例１～４では、４つの通気部を設けたが、通気部の数は３つ以下でもよく、５つ以上でもよい。
（２）上記実施例１～４では、複数の通気部を周方向に等角度ピッチで配したが、複数の通気部を、周方向において不等角度のピッチで配してもよい。
（３）上記実施例１～４では、径方向における溝部の幅寸法が、周方向の全長に亘って一定の寸法であるが、径方向における溝部の幅寸法は、周方向において異なっていてもよい。
（４）上記実施例１～４では、支柱部材がタンク本体の上壁部と下壁部の両方に溶着されるが、支柱部材は、上壁部と下壁部のうちいずれか一方の壁部のみに溶着されるようにしてもよい。
（５）上記実施例１～４では、溶着が完了した状態で溝部内に空気が残留するようにしたが、溶着が完了した状態で、溝部が溶着時の変形部位で埋められ、溝部内に空気が残留しないようにしてもよい。この場合、フランジ部における上壁部及び下壁部との対向面のうち、少なくとも溝部以外の領域は溶着されるので、必要最少の溶着面積を確保することができる。
（６）上記実施例１～４では、フランジ部の外周形状が円形又は円弧形であるが、フランジ部の外周形状は楕円形、長円形、多角形等であってもよい。
（７）上記実施例１～４では、溝部の形状が円形又は円弧形であるが、溝部の形状は楕円形、長円形、多角形等であってもよい。
（８）上記実施例１～４では、溝部の断面形状が方形であるが、溝部の断面形状は、台形、三角形、半円形等であってもよい。
（９）上記実施例４において、通気部を、実施例２，３のようにフランジ部の外周面に開口する形態としてもよい。

１０…燃料タンク
１１…タンク本体
１３…下壁部（壁部）
１４…上壁部（壁部）
２０，３０，３２，３４…支柱部材
２２…フランジ部
２５…対向面
２６，３５…溝部
２９，３１，３３…通気部

Claims (3)

1. 合成樹脂製のタンク本体と、
   前記タンク本体内に収容された合成樹脂製の支柱部材と、
   前記支柱部材に形成され、前記タンク本体の壁部に溶着された環状のフランジ部と、
   前記フランジ部における前記壁部との対向面に形成された周方向の溝部と、
   前記溝部内と前記支柱部材の外部とを連通させる通気部とを備え、
   前記フランジ部は、前記支柱部材を構成する筒形の柱状部の端部の外周縁から径方向外方へ張り出した形状であり、
   前記溝部は、前記対向面の径方向中央部のみに１本だけ形成され、且つ前記フランジ部の全周に亘って連続した形態であり、
   前記対向面のうち前記溝部よりも外周側の環状領域は、前記壁部に対して全領域が熱溶着された外周側溶着面であり、
   前記対向面のうち前記溝部よりも内周側の環状領域は、前記壁部に対して全領域が熱溶着された内周側溶着面であることを特徴とする燃料タンク。
2. 前記通気部が、前記フランジ部を厚さ方向に貫通した形態であることを特徴とする請求項１記載の燃料タンク。
3. 合成樹脂製のタンク本体内に収容され、燃料タンクを構成する合成樹脂製の支柱部材であって、
   前記タンク本体の壁部に溶着される環状のフランジ部と、
   前記フランジ部における前記壁部との対向面に形成された周方向の溝部と、
   前記溝部内を外部に連通させる通気部とを備え、
   前記フランジ部は、前記支柱部材を構成する筒形の柱状部の端部の外周縁から径方向外方へ張り出した形状であり、
   前記溝部は、前記対向面の径方向中央部のみに１本だけ形成され、且つ前記フランジ部の全周に亘って連続した形態であり、
   前記対向面のうち前記溝部よりも外周側の環状領域は、前記壁部に対して全領域が熱溶着可能な外周側溶着面であり、
   前記対向面のうち前記溝部よりも内周側の環状領域は、前記壁部に対して全領域が熱溶着可能な内周側溶着面であることを特徴とする支柱部材。

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