JP6363923B2 - 揮発性燃料用ガスケット - Google Patents

Description

本発明は、揮発性燃料用ガスケットに関し、特に、部材間に圧縮挟持されて該部材間を密閉する揮発性燃料用ガスケットに関する。

従来より、燃料システムで使用する揮発性燃料の透過を防止するために、容器や管を密閉する揮発性燃料用ガスケットが用いられている。例えば、自動車の燃料システムにおける揮発性燃料の配管の継ぎ手部等で使用されており、このシステムの揮発性燃料用ガスケットにおいては、揮発性燃料に対する高い低透過性が求められる。また、寒冷地においては、ガスケットが温度低下により弾性を失うことで、配管の継ぎ手部等の部材との密着性を失い、部材とガスケットとの間に隙間が生じ、揮発性燃料が透過してしまうのを防ぐため、温度低下に対する高い弾性維持性を有することが必要とされている。

上記観点から、特許文献１においては、揮発性燃料に対する低透過性と、温度低下に対する弾性維持性を有するゴム製のシール構造体が提案され、本願発明と同じく、部材間に圧縮挟持されて該部材間を密封する揮発性燃料用ガスケットに関する技術を開示している。以下、図６に基づいて説明する。

管状体の継ぎ手部に設置されるシール構造体６０は、流体の流れ中心に対して同心円に、内周側６２の部材と外周側６４の部材が並列している構造であり、内周側６２は、常温において高い流体密性を有するテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、ビニリデンフルオライド（ＶＤＦ）、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）からなる３元系フッ素ゴムからなり、外周側６４は、低温域において高い流体密性を有するテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、ビニリデンフルオライド（ＶＤＦ）、パーフルオロメチルビニルエーテル（ＰＦＭＶＥ）からなる３元系フッ素ゴムからなる。

特開２００４−１９０８０６号公報

しかしながら、特許文献１のシール構造体では、断面構造が内周側の部材と外周側の部材の縦割り構造であり、また、それらが互いに異なる材料からなっている。したがって、両部材の高圧縮時や膨潤時における変形量が異なる等の状況から、変形時の応力による両部材の接着状態の劣化に関して、これを解消しなければならないという課題が有った。

さらに、低温下においては、上記縦割りの外周側の部材は、流体密性（弾性を含む）を維持することができるが、内周側の部材はその弾性が損なわれる。したがって、内周側の部材は、密閉対象部材との密着性が低下し、隙間の発生にもつながる。この結果、外周側部材のみによって密閉性を保証しなければならず、信頼性を損なうおそれがある。

本発明は、以上のような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、揮発性燃料に対する高い低透過性を有しつつ、低温域においても高い弾性維持性を有し、密閉対象部材間の良好な密閉性を保つことのできる揮発性燃料用ガスケットを提供することにある。

上記目的を達成するため請求項１に係る発明は、部材間に圧縮挟持されて該部材間を密閉する揮発性燃料用ガスケットにおいて、芯材と、該芯材の表面を被覆する表面層とを含む断面構造を有し、前記芯材及び前記表面層は、共にフッ素ゴムで形成され、前記芯材は、断面円形であって、前記芯材を構成するフッ素ゴムは、３元系フッ素ゴムからなり、前記表面層を構成するフッ素ゴムよりも揮発性燃料に対して高い低透過性を有し、前記表面層は、前記芯材の周囲全体をほぼ均一の厚さで囲み、前記表面層を構成するフッ素ゴムは、２元系フッ素ゴムからなり、前記芯材を構成するフッ素ゴムよりも温度低下に対する高い弾性維持性を有することを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の揮発性燃料用ガスケットにおいて、前記芯材は、フッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン及びヘキサフルオロプロピレンを有する３元系フッ素ゴムからなり、前記表面層は、フッ化ビニリデン及びテトラフルオロエチレンを有する２元系フッ素ゴムからなることを特徴とする。

この構成によれば、前記芯材の表面は表面層によって、その外周全体が覆われている。すなわち、縦割りの断面構造ではなく表面層が芯材を囲む断面構造を有しているため、高圧縮時や膨潤時に生じる応力は、偏り難く、両部材間で剥離が生じ難い。

また、表面層は芯材の表面全体を被覆しているので、密閉対象部材間に挟まれて圧縮された状態の表面層がその外周面でしっかりと密閉対象部材の対向面に接触している状態が確保されている。ここで、表面層を構成するフッ素ゴムは、芯材を構成するフッ素ゴムよりも温度低下に対する高い弾性維持性を有しており、低温下においても、芯材以上の密着性を維持することができ、部材間の密閉性が確保される。これにより通常温域における揮発性燃料に対する良好な低透過性と、低温域における良好な弾性維持性の両方の性質をバランス良く奏することができる。

また、前記表面層のフッ素ゴムとしてフッ素ゴムの中でも低温域における優れた弾性維持性を有する２元系フッ素ゴムを用い、前記芯材のフッ素ゴムとして同じくフッ素ゴムの中でも揮発性燃料に対する優れた低透過性を有する３元系フッ素ゴムを用いていることで、通常温域における揮発性燃料に対する良好な低透過性と、低温域における良好な弾性維持性の両方の性質をバランスよく奏することができる。

請求項３に記載の発明は、前記表面層の厚さは、ほぼ最低圧縮率を確保することのできる厚さに設定されたことを特徴とする。

この構成によれば、前記表面層の厚さは、ほぼ最低圧縮率を確保することのできるだけの厚さに形成されるので、芯材の体積をより大きく確保することができる。したがって、前提として通常温域での揮発性燃料に対する低透過性を十分に確保した上で、低温域においても的確な弾性維持性を保持することが可能となっている。すなわち、揮発性燃料用のガスケットにおいては、基本的にはまず低透過性が確実に確保されることが重要であることから、表面層の厚さを、全体の低透過性を確保しつつ最低必要な厚さに規定したものである。

本発明によれば、芯材とその周囲全体を表面層が囲む断面構造を有しているため、高圧縮時や膨潤時に生じる応力は、偏り難く、両部材間で剥離が生じ難い。

さらに、密閉対象部材間に挟まれて圧縮された状態では、表面層は対向する密閉対象の部材の双方にその外周面が押圧接触する。これにより、通常温域だけでなく、低温域においても良好な弾性維持性の下に密閉状態を維持することができ、全気候における密閉機能の信頼性が向上する。

本発明の実施の形態に係る揮発性燃料用ガスケットの全体の形状の説明図である。 同じく、揮発性燃料用ガスケットの使用状態を示す断面図である。 同じく、揮発性燃料用ガスケットが圧縮挟持されている状態の説明図である。 同じく、揮発性燃料用ガスケットの断面構造の説明図である。 同じく、揮発性燃料用ガスケットが圧縮挟持されている状態の断面形状の説明図である。 特許文献１に係るシール構造体の説明図である。

次に、本発明に係る揮発性燃料用ガスケットの実施の形態について、図１から図５に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る揮発性燃料用ガスケット１０の全体の形状の説明図であり、図示のように、揮発性燃料用ガスケット１０は、断面形状が略円形であり、平面視の全体形状は円形環状を構成している。

図２は、本発明の実施の形態に係る揮発性燃料用ガスケット１０が、車両に搭載されるガソリンを貯蔵するための燃料タンク２０に使用された状態を示す断面図であり、図３は、同じく密閉対象である燃料タンク２０の上部開口部３４の周縁部３０及びポンプ２４のフランジ部３２において圧縮挟持されている状態の説明図である。

図２、３に示すように、揮発性燃料用ガスケット１０は、燃料タンク２０の上部開口部３４の周縁部３０の上面とポンプ２４の上部のフランジ部３２の下面との間に挟まれて、ロックナット２２の上部開口部３４の外周部への螺合により圧縮された状態で介在している。

すなわち、揮発性燃料用ガスケット１０は、周縁部３０と上部フランジ部３２との間を密閉し、燃料タンク２０の内部に充満している揮発性燃料を封止し、燃料タンク２０の上部開口部３４から放出されるのを防いでいる。

図４は、本発明の実施の形態に係る揮発性燃料用ガスケット１０の断面構造の説明図である。

同図に示すように、揮発性燃料用ガスケット１０は、芯材１２と芯材１２の表面を被覆する表面層１４を含む断面構造を有している。本実施の形態では、断面円形の芯材１２の外周面に密着した状態で、全体がほぼ均一な厚さの表面層１４が形成されている。したがって、同心円状に２層の構成となっている。この様な構成は、例えば、断面円形の芯材１２の外部表面に、表面層１４を形成している材料をコーティングすることによって簡単に製造することが可能である。

上述のように、断面円形の芯材１２の周囲全体を表面層１４が、ほぼ均一の厚さで囲む断面構造を有しているので、揮発性燃料用ガスケット１０において高圧縮時や膨潤時に生じる応力は、偏って集中することが回避され、芯材１２と表面層１４との剥離は防止され、両部材の密着性は常に良好なものとなる。

芯材１２及び表面層１４は、共にフッ素ゴムで形成され、芯材１２を構成するフッ素ゴムは、表面層１４を構成するフッ素ゴムよりも揮発性燃料に対して高い低透過性を有し、表面層１４を構成するフッ素ゴムは、芯材１２を構成するフッ素ゴムよりも温度低下に対する高い弾性維持性を有する。

本実施の形態では、表面層１４のフッ素ゴムとしては、２元系フッ素ゴムが用いられ、芯材１２のフッ素ゴムは、３元系フッ素ゴムが用いられている。

例えば、２元系フッ素ゴムとしては、フッ化ビニリデン（ＶＤＦ）、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）を有するフッ素ゴムなどの使用が可能であり、３元系フッ素ゴムとしては、フッ化ビニリデン（ＶＤＦ）、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）を有するフッ素ゴムなどの使用が可能である。したがって、例えば、北米などの極寒領域において使用された場合、３元系フッ素ゴムで形成された芯材１２の弾性はほぼ失われ、硬化した状態となる。しかし、一方で、２元系フッ素ゴムで形成された、表面層１４は、この様な極寒領域であっても弾性を維持でき、上述した燃料タンク２０の上部開口部３４の周縁部３０とポンプ２４の上部フランジ部３２とにその外周面が弾性をもって密着する。これにより、極寒の地であっても、燃料タンク２０の内部に充満した揮発性燃料を確実に封止することができる。

次に、最低圧縮率について、図５に基づいて説明する。図５は、揮発性燃料用ガスケット１０が圧縮挟持されている状態の断面形状の説明図であり、揮発性燃料用ガスケット１０は、使用状態では、密閉対象部材間で挟持されて圧縮された状態となっている。

まず、揮発性燃料用ガスケット１０の「圧縮率」は、圧縮挟持されていない状態の揮発性燃料用ガスケット１０の断面厚さに対する、圧縮挟持されている状態の揮発性燃料用ガスケット１０の断面厚さの比率である。そして、「最低圧縮率」とは、揮発性燃料用ガスケット１０が、部材間に圧縮挟持されて部材間を密閉し、揮発性燃料を封止するのに最低限必要な圧力が、揮発性燃料用ガスケット１０にかかっているときの、揮発性燃料用ガスケット１０の圧縮率のことである。

そして、表面層１４は、最低圧縮率が確保されるだけの厚さが確保されているので、低温域において芯材１２が弾性を失い、硬化した状態であっても、圧縮分を表面層１４の厚さが担保し、表面層１４の外周面が、密閉対象部材（３０，３２）としっかりと密着している状態を維持し、部材間の密閉性を確保することができる。さらに、表面層１４は、最低圧縮率を確保するのに必要な厚さで、できるだけ薄く形成している。すなわち、本来、通常温域での揮発性燃料用のガスケット１０は、揮発性燃料に対する低透過性が重要な作用として求められる。したがって、低透過性に優れる３元性フッ素ゴムの芯材１２はできるだけ大きな体積を確保することが基本的に求められる。そこで表面層１４の厚さは、ほぼ最低圧縮率を確保することのできるだけの厚さに抑えて形成され、芯材１２の体積をより大きく確保している。

また、表面層１４の厚さは、全周においてほぼ均一に形成されているので圧縮された状態における密閉対象部材（３０，３２）への密着性も均一化され、さらに、内部応力の偏りも防止され、芯材１２との間の剥離も有効に防止されている。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、同心円状の断面構造の揮発性燃料用ガスケット１０を例示したが、揮発性燃料用ガスケット１０の断面形状は、長方形や正方形でもよい。また、芯材１２は単一の材料や単一の層として構成するものに限定されるものではなく、複数設定しても良い。

１０ 揮発性燃料用ガスケット
１２ 芯材
１４ 表面層
２０ 燃料タンク
２２ ロックナット
２４ ポンプ
３０ 周縁部
３２ フランジ部
３４ 上部開口部

Claims (3)

1. 部材間に圧縮挟持されて該部材間を密閉する揮発性燃料用ガスケットにおいて、
   芯材と、該芯材の表面を被覆する表面層とを含む断面構造を有し、
   前記芯材及び前記表面層は、共にフッ素ゴムで形成され、
   前記芯材は、断面円形であって、前記芯材を構成するフッ素ゴムは、３元系フッ素ゴムからなり、前記表面層を構成するフッ素ゴムよりも揮発性燃料に対して高い低透過性を有し、
   前記表面層は、前記芯材の周囲全体をほぼ均一の厚さで囲み、前記表面層を構成するフッ素ゴムは、２元系フッ素ゴムからなり、前記芯材を構成するフッ素ゴムよりも温度低下に対する高い弾性維持性を有することを特徴とする揮発性燃料用ガスケット。
2. 前記芯材は、フッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン及びヘキサフルオロプロピレンを有する３元系フッ素ゴムからなり、
   前記表面層は、フッ化ビニリデン及びテトラフルオロエチレンを有する２元系フッ素ゴムからなることを特徴とする請求項１に記載の揮発性燃料用ガスケット。
3. 前記表面層の厚さは、最低圧縮率を確保することのできる厚さであることを特徴とする請求項１又は２に記載の揮発性燃料用ガスケット。

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