JP3871918B2 - インタンク用バルブ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車の燃料タンク内に予め配設されて用いられるインタンク用バルブ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の燃料タンクには、燃料配管、蒸気配管（ベーパーライン）などの各種配管が接続されている。これらの配管や、それに付設されるポンプやバルブは、これまで燃料タンクの外側に配設されていたが、近年では、燃料タンク周りの部品を集積化するため、予め燃料タンク内に配設しておく、いわゆるインタンク方式が採用されつつある。
【０００３】
インタンク方式においては、各種の配管や、ポンプ、バルブなどを予め燃料タンク内に配設して燃料タンクを組付けて接合した後、燃料タンク外表面の焼付け塗装を施すため、上記配管や、ポンプ、バルブなどは、焼付け塗装時に１６０℃以上の高温に晒されることになる。
【０００４】
従来、上記配管やバルブの材料としては、ポリアセタールが一般に使用されていたが、ポリアセタールは、耐熱性が比較的低く、１５０〜１６０℃以上になると変形してしまうため、上記インタンク用の部品材料には使用できなかった。このため、インタンク用の部品材料として、１８０℃程度の高温に晒されても変形等を起こさないものが望まれていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
耐熱性を向上させるためには、一般には融点の高い樹脂材料を用いればよいのであるが、成形作業性とか、高温下における強度、変形の少なさや、耐燃料性、燃料非透過性なども考慮しなければならないので、単に樹脂の融点だけで決めることはできなかった。
【０００６】
特に、インタンク用のバルブにおいては、弁体と弁座とのシール性を良好に維持する必要があることから、他の部品に比べて変形の少なさが特に厳しく要求され、十分な実用に耐える材質のものは未だ見出されていなかった。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、インタンク用に用いても、焼付け塗装時に変形しにくく、十分なシール性を確保できるようにしたインタンク用バルブ装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の第１は、燃料タンク内に予め配設された後、タンクの焼付け塗装により高温条件に晒されるインタンク用バルブ装置において、バルブ制御すべき流体の流路に設けられる弁座と、この弁座に接離可能に当接して流体の流れを制御する弁体とを備え、少なくとも前記弁体がガラス繊維を含有するポリブチレンテレフタレートで形成されていることを特徴とするインタンク用バルブ装置を提供するものである。
【０００９】
上記発明によれば、少なくとも弁体がガラス繊維を含有するポリブチレンテレフタレートで形成されているため、インタンク用に用いてタンクの焼付け塗装時に高温下に晒されても、融点が比較的高いポリブチレンテレフタレートの耐熱性と、該樹脂中に含有されたガラス繊維による補強効果とによって、弁体の変形が極めて小さく抑えられるため、弁体と弁座とのシール性を良好に維持することができる。
【００１０】
また、驚くべきことには、バルブ装置の少なくとも弁体を、ガラス繊維を含有するポリブチレンテレフタレートで形成した場合には、インタンク用に用いてタンクの焼付け塗装時に高温下に晒されると、後述する試験例に示されるように、弁体のシール性がむしろ向上することがわかった。これは、高温処理によってポリブチレンテレフタレートの成形後の固化時に残留した応力が除かれ、かつ、成形品中のガラス繊維の配向が乱れることにより均質化し、成形品の歪等が是正されるためではないかと考えられる。
【００１１】
本発明の第２は、前記第１の発明において、前記弁体がガラス繊維を５〜１５質量％含有するポリブチレンテレフタレートで形成されているインタンク用バルブ装置を提供するものである。
【００１２】
本発明の第３は、第２の発明において、前記弁体がガラス繊維を５〜１０質量％含有するポリブチレンテレフタレートで形成されているインタンク用バルブ装置を提供するものである。
【００１３】
上記第２、第３の発明によれば、ガラス繊維の含有量を適切な範囲にしたことにより、弁体と弁座とのシール性をより良好に維持させることができる。また、弁体の成形性も良好に保たれる。
【００１４】
本発明の第４は、前記第１〜３の発明において、前記弁座もガラス繊維を含有するポリブチレンテレフタレートで形成されているインタンク用バルブ装置を提供するものである。
【００１５】
上記第４の発明によれば、弁座の変形も効果的に防止できるので、弁体と弁座のシール性をより良好に保つことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１〜６は、本発明によるバルブ装置の一実施形態を示し、この実施形態は、燃料タンクの蒸気配管（ベーパーライン）に設けるチェックバルブに適用した例である。
【００１７】
図１、２に示すように、このチェックバルブ１０は、本体部１１及び蓋体部１２とからなるバルブケーシング１３を有している。
【００１８】
本体部１１は、複合弁体２０を収容する円筒部１１ａと、この円筒部１１ａの内部に連通し、後述する燃料タンク内周に沿って配設される蒸気導入管が接続される、一対の対向して伸びる接続管部１１ｂ、１１ｃとを有している。本体部１１内の前記接続管部１１ｂ、１１ｃに連通する開口部周縁には、前記複合弁体２０が当接する弁座１１ｄが形成されている。
【００１９】
蓋体部１２は、上記本体部１１の円筒部１１ａの開口部を閉塞するように組み付けられるフランジ部１２ａと、燃料タンクから引き出されて、図示しないキャニスタに接続される配管が接続される接続管部１２ｂとを有している。
【００２０】
また、円筒部１１ａの外周には、燃料タンク内壁に形成されるブラケットに固定するためのフック１４が設けられており、フック１４は、円筒部１１ａの周壁から突設された支柱１４ａと、支柱１４ａの先端から錨型に円筒部１１ａ方向に延出された係止片１４ｂとで構成されている。また、フック１４の係止片１４ｂの先端方向に位置して、円筒部１１ａの外周には、リブ状のブラケットへの当り部１５ａ、１５ｂが形成されている。
【００２１】
すなわち、図６に示すように、チェックバルブ１０は、上記フック１４を介して、燃料タンク４０内壁に形成された図示しないブラケットに固定されるようになっている。そして、燃料タンク４０内壁には、上記チェックバルブ１０と、このチェックバルブ１０の接続管部１１ｂ、１１ｃに接続される蒸気導入管４１、４２と、この蒸気導入管４１、４２の先端に連結されたフィルタ４３、４４と、上記チェックバルブ１０の接続管部１２ｂに接続された、図示しないキャニスタに連結される配管４５が配設されるようになっている。
【００２２】
一方、図３〜５に示すように、複合弁体２０は、外側弁体２１と、内側弁体２２と、これらの弁体２１、２２の間に介在し、外側弁体２１の内周に螺着された中間筒体２３とで構成されている。
【００２３】
外側弁体２１は、円筒部１１ａの内周に遊嵌して、円筒部１１ａ内でスライド可能に配置されている。そして、一方の端部に曲面状のシール面２１ａを有しており、このシール面２１ａの中央部は開口２１ｂをなしている。シール面２１ａは、円筒部１１ａの弁座１１ｄに当接して、前記接続管部１１ｂ、１１ｃに連通する流路１１ｅを開閉するようになっている。
【００２４】
外側弁体２１の他方の端部は開口されていて、この開口部に前記中間筒体２３が取付けられている。すなわち、中間筒体２３は、全体として円筒状をなし、その一方の端部外周は、上記外側弁体２１の内周に挿入され、他端にはフランジ部２３ａが形成されていて、このフランジ部２３ａが外側弁体２１の開口端部に当接して溶着シールされている。なお、溶着シールに先だって、内側弁体２２は、中間筒体２３の内部に予め挿入されている。
【００２５】
中間筒体２３は、内側弁体２２が当接する弁座２３ｂを有している。また、フランジ２３ａの軸方向端面と、蓋体部１２との間には、第１圧縮コイルバネ２４が介装されている。蓋体部１２には、上記第１圧縮コイルバネ２４の外れを防止するリブ１２ｃが形成されている。第１圧縮コイルバネ２４は、複合弁体２０全体を流路１１ｅ方向にバネ付勢し、前記蒸気導入管４１、４２からの蒸気圧が一定値を超えるまでは、複合弁体２０の前記シール面２１ａを弁座１１ｄに当接させる。
【００２６】
内側弁体２２は、端面が閉塞された半球状のシール面２２ａを有し、シール面２２ａに対向する端部は椀状に開口していて、この開口縁内周に設けた拡径段部２２ｂと、外側弁体２１の内周に設けたバネ受け部２１ｂとの間に、第２圧縮コイルバネ２５が介装されている。第２圧縮コイルバネ２５は、内側弁体２２を弁座２３ｂに当接させる方向にバネ付勢する。
【００２７】
したがって、このチェックバルブ１０においては、燃料タンク４０内の蒸気圧が所定値以下のときは、図３に示すように、第１圧縮コイルバネ２４の付勢力によって複合弁体２０のシール面２１ａが本体部１１の弁座１１ｄに当接し、チェックバルブ１０は閉じた状態となる。
【００２８】
また、燃料タンク４０内の蒸気圧が所定値以上になると、図４に示すように、第１圧縮コイルバネ２４の付勢力に抗して、複合弁体２０が本体部１１の弁座１１ｄから離れ、蒸気導入管４１、４２を通して、燃料タンク４０内の燃料蒸気が導入され、チェックバルブ１０及び配管４５を通って、燃料タンク４０の外に配設された図示しないキャニスタに送られる。
【００２９】
更に、燃料タンク４０内の圧力が所定値以下の負圧となったときには、キャニスタに接続された配管４５側の方が高い圧力となるため、複合弁体２０内の第２圧縮コイルバネ２５に抗して、内側弁体２２のシール面２２ａが弁座２３ｂから離れて内部に押込められ、配管４５側の気体が複合弁体２０内を通って燃料タンク４０内に導入される。
【００３０】
こうして、燃料タンク４０内の圧力を常時一定の範囲に保って、燃料タンク４０の破裂や変形、給油口からの燃料の吹き出し等を防ぐようにしている。したがって、このチェックバルブ１０においては、複合弁体２０のシール面２１ａと、弁座１１ｄとのシール性や、複合弁体２０内の内側弁体２２のシール面２２ａと弁座２３ｂとのシール性が良好に維持されることが要求される。
【００３１】
しかしながら、インタンク用のバルブ装置として用いられるときは、燃料タンク４０内にチェックバルブ１０、蒸気導入管４１、４２、フィルタ４３、４４、配管４５などを予め配設しておき、燃料タンク４０を閉じて密閉した状態で、燃料タンク４０外周の焼付け塗装が行われる。このため、上記チェックバルブ１０等は、燃料タンク４０内に残されたまま、例えば１６０〜１８０℃程度の高温雰囲気下に晒されるので、複合弁体２０のシール面２１ａや、２２ａが変形を起こし、気密的にシールすることができなくなる可能性があった。
【００３２】
本発明の特徴は、上記のような変形を防ぐため、複合弁体２０の、少なくとも上記シール面２１ａ，２２ａを形成する部分の材質を、ガラス繊維を補強材として含有するポリブチレンテレフタレートで形成したことにある。
【００３３】
上記実施形態の場合には、複合弁体２０の少なくとも外側弁体２１及び内側弁体２２を、ガラス繊維を補強材として含有するポリブチレンテレフタレートで形成する。具体的には、これらの部品を射出成形する際の材料として、ポリブチレンテレフタレートを主成分とする樹脂粉末と、ガラス繊維の切断物（チョップドストランド）とを混合し、押出機等で加熱混練して形成したペレットを用いて成形を行えばよい。なお、ガラス繊維束に溶融したポリブチレンテレフタレートを含浸させ、所定長さに切断したプリプレグを用いることもできる。ガラス繊維の長さは、特に限定されないが、成形性や補強効果の点から、１〜５０ｍｍ程度に切断されたものを用いることが好ましい。
【００３４】
また、複合弁体２０の圧縮コイルバネを除く部分の全てを、上記ガラス繊維を補強材として含有するポリブチレンテレフタレートで形成してもよく、更には、バルブ装置１０のバルブケーシング１３も、上記ガラス繊維を補強材として含有するポリブチレンテレフタレートで形成してもよい。
【００３５】
この場合、燃料タンクの焼付け塗装後に、弁体のシール性を良好に維持するためには、上記ガラス繊維の含有量が重要であることがわかった。すなわち、ガラス繊維の含有量が少なくても、あるいは多すぎても、高温処理後のシール性は低下するのである。本発明者らの実験によれば、成形品中のガラス繊維含有量は、５〜１５質量％が好ましく、５〜１０質量％がより好ましいことがわかった。ガラス繊維含有量が５質量％未満では、シール性が低下すると共に、耐熱性や強度も不足する傾向がある。また、ガラス繊維含有量が１５質量％を超えると、射出成形時の成形性が悪くなり、高温処理後のシール性も低下する。
【００３６】
上記成形材料中には、目的とする耐熱性や強度が損なわれない範囲で、ポリブチレンテレフタレート以外の他のポリマーが含有されていてもよく、ポリブチレンテレフタレートと他のポリマーとの共重合体等を用いてもよい。
【００３７】
また、ガラス繊維を補強材として含有するポリブチレンテレフタレートからなる成形材料は、これらの樹脂材料に一般に添加される各種の添加剤、例えば耐熱剤、酸化防止剤、耐候性改良剤、帯電防止剤、無機難燃剤、熱安定剤、耐摩耗性改良剤、離型剤、顔料、染料などを含有していてもよい。
【００３８】
上記実施形態は、燃料タンクの蒸気配管（ベーパーライン）に設けるチェックバルブに適用した例であるが、本発明は、上記チェックバルブに限らず、インタンク式の燃料タンク内に配置される各種のバルブ装置、例えばカットバルブ、ワンウェイバルブ、シャッター等に適用することができる。
【００３９】
【実施例】
試験例１
下記に示す各種の成形材料を用いて、前記図１〜５に示した形状のチェックバルブを各成形材料毎に複数製造した。
【００４０】
試作品１：ポリアセタール（以下「ＰＯＭ」と略記する）
試作品２：ガラス繊維を７．５質量％含有するポリブチレンテレフタレート（以下「ＰＢＴ ＧＦ７．５」と略記する）
試作品３：ガラス繊維を１５質量％含有するポリブチレンテレフタレート（以下「ＰＢＴ ＧＦ１５」と略記する）
試作品４：ガラス繊維を３０質量％含有するポリブチレンテレフタレート（以下「ＰＢＴ ＧＦ３０」と略記する）
これらの試作品１〜４について、図７に示す実験方法によって、シール性を測定した。図７において、５１は図示しないコンプレッサに接続されたチューブであり、５２は圧力調整弁で、その流入口に上記チューブ５１が連結されている。５３は圧力調整弁５２の流出口に一端を連結されたチューブで、その他端は流量計５４の流入口に連結されている。流量計５４の流出口は、チューブ５５を介して圧力計５８の流入口に連結されている。更に、圧力計５８の流出口は、チューブ５６を介してチェックバルブ１０の接続管部１１ｂに連結され、チェックバルブ１０の接続管部１１ｃはキャップ５７で閉塞されている。また、チェックバルブ１０の接続管部１２ｂは開放されている。
【００４１】
このような測定器具を用い、図示しないコンプレッサから加圧空気を導入し、圧力制御弁５２により、圧力計５５の値が２．９ＫＰａとなるように調整すると共に、そのときの流量計５４の流量を測定した。この流量は、チェックバルブ１０からの空気の漏れ量を表すものである。
【００４２】
この結果、試作品１（ＰＯＭ）は、平均４０．４ｃｃ／ｍｉｎ、標準偏差７．８７、試作品２（ＰＢＴ ＧＦ７．５）は、平均６０．６ｃｃ／ｍｉｎ、標準偏差１７．２４、試作品３（ＰＢＴ ＧＦ１５）は、平均７９．０ｃｃ／ｍｉｎ、標準偏差２５．１４、試作品４（ＰＢＴ ＧＦ３０）は、平均１１７．２ｃｃ／ｍｉｎ、標準偏差５９．１５となった。
【００４３】
このように、ガラス繊維の含有量が高くなると、シール性にバラツキが生じるが、試作品２（ＰＢＴ ＧＦ７．５）は、ＰＯＭに近いシール性を示すことがわかる。
【００４４】
なお、ガラス繊維を含有するポリブチレンテレフタレートからなる試作品２、３、４は、１８０℃の高温処理を行っても、十分な強度を維持し、大きな変形等は生じなかったが、ＰＯＭからなる試作品１は、変形が激しく起こり、とても使用できなかった。
【００４５】
試験例２
上記試作品２（ＰＢＴ ＧＦ７．５）について、熱負荷前後のシール性の変化を測定した。すなわち、試作品２について、熱負荷前のシール性を試験例１と同様にして測定すると共に、１８０℃で１時間熱処理した後のシール性を同じく試験例１と同様にして測定した。なお、１８０℃で１時間というのは、ガソリンタンクの焼付け時における最悪条件下の熱負荷である。
【００４６】
この結果を図８に示す。図８中、◆は熱負荷前のシール性測定結果、□は熱負荷後のシール性測定結果を表している。このように、シール性は、一部、個々の製品バラツキに左右されるものがあるが、熱負荷後の方がむしろ向上する場合が多く、上記試作品は、インタンク用のバルブ装置として、安全に使用できることがわかる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、少なくとも弁体がガラス繊維を含有するポリブチレンテレフタレートで形成されているため、インタンク用に用いてタンクの焼付け塗装時に高温下に晒されても、融点が比較的高いポリブチレンテレフタレートの耐熱性と、該樹脂中に含有されたガラス繊維による補強効果とによって、弁体の変形が極めて小さく抑えられるため、弁体と弁座とのシール性を良好に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のバルブ装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】 同バルブ装置の断面図である。
【図３】 同バルブ装置の弁体収容部であって、燃料タンク内の蒸気圧が高圧でない状態を示す部分断面図である。
【図４】 同バルブ装置の弁体収容部であって、燃料タンク内の蒸気圧が高圧になったときの状態を示す部分断面図である。
【図５】 同バルブ装置の弁体収容部であって、燃料タンク内の蒸気圧が負圧になったときの状態を示す部分断面図である。
【図６】 本発明のバルブ装置を燃料タンクの内壁に配置した状態を示す斜視図である。
【図７】 シール性の測定に用いた装置を示す説明図である。
【図８】 本発明の実施例であるバルブ装置の熱負荷前と熱負荷後のシール性の変化を測定した結果を示す図表である。
【符号の説明】
１０ チェックバルブ
１１ 本体部
１１ｄ 弁座
１２ 蓋体部
１３ バルブケーシング
２０ 複合弁体
２１ 外側弁体
２１ａ シール面
２２ 内側弁体
２２ａ シール面
２３ 中間筒体
２３ｂ 弁座
４０ 燃料タンク
４１、４２ 蒸気導入管
４５ 配管

Claims (4)

1. 燃料タンク内に予め配設された後、タンクの焼付け塗装により高温条件に晒されるインタンク用バルブ装置において、バルブ制御すべき流体の流路に設けられる弁座と、この弁座に接離可能に当接して流体の流れを制御する弁体とを備え、少なくとも前記弁体がガラス繊維を含有するポリブチレンテレフタレートで形成されていることを特徴とするインタンク用バルブ装置。
2. 前記弁体がガラス繊維を５〜１５質量％含有するポリブチレンテレフタレートで形成されている請求項１記載のインタンク用バルブ装置。
3. 前記弁体がガラス繊維を５〜１０質量％含有するポリブチレンテレフタレートで形成されている請求項２記載のインタンク用バルブ装置
4. 前記弁座もガラス繊維を含有するポリブチレンテレフタレートで形成されている請求項１記載のインタンク用バルブ装置。

Images