JP4484749B2

JP4484749B2 - 逆止弁

Info

Publication number: JP4484749B2
Application number: JP2005114614A
Authority: JP
Inventors: 茂雄大井
Original assignee: Togo Seisakusho Corp
Current assignee: Togo Seisakusho Corp
Priority date: 2005-04-12
Filing date: 2005-04-12
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2025-04-12
Also published as: JP2006290188A

Description

本発明は、流体の逆流を防止する逆止弁に関する。

自動車の燃料タンク内で気化した燃料が大気中に放出されるのを防止したり、燃料の逆流を防止するために、燃料給油管内には逆止弁が取り付けられている。従来、逆止弁は燃料タンクの内部に取り付けられ、逆止弁が故障した場合には、逆止弁のみを交換することができず、燃料タンクごと廃棄する必要があった。逆止弁をタンク内に設置する理由は、給油管の端部が燃料タンク内に位置するから、この端部を利用して逆止弁を装着できる。このようにすれば、逆止弁の軸受け部をハウジングの外部に設定できるため、弁体を給油管の内面のほぼ全面を開閉させる大きな流路を確保することができる、というのがその理由であった。

しかし、燃料タンクの廃棄に至ることはやはり合理的とは言い難い。そこで、逆止弁を燃料タンクの外部に取り付けることによって、燃料タンクを廃棄することなく、逆止弁のみを交換可能にする方法として、下記特許文献１に記載のものが開発されるに至った。このものは、ハウジング内部に弁体を収容してなる逆止弁を備え、この逆止弁を給油口側に配された給油管の端部内に挿入し、この給油管の外周に燃料タンク側に配された給油管を外挿して、給油口と燃料タンクとを連結したものである。
特開２００１−１５８２４３公報

しかしながら、このものは弁体を支える支軸とばねを組み込むための軸受け部がハウジング内部に突設されているため、燃料の流路が局所的に狭くなり、その結果燃料の流量を低下させるという問題があった。
すなわち、逆止弁を燃料タンクの内側あるいは外側のいずれに配置しても、一長一短があり、従来ではこれらを合理的に解決する手段がなかった。
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、燃料タンクの廃棄を伴うことなく逆止弁の交換を可能にし、かつハウジング内部の流路を狭めることのない逆止弁の提供を目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、燃料タンクと給油口との間をつなぐ給油管の途中に配され、燃料タンク内の燃料が前記給油口へ逆流することを防ぐ逆止弁であって、前記給油管に連通する流路が軸方向に沿って設けられる円筒状のハウジングと、このハウジング内に収容されて前記流路を開閉可能であり、その直径方向に対向した位置に一対の弁軸が突出されてなる円形状の弁体と、前記ハウジングに装着されて前記燃料タンクへの給油時の流体圧より低いばね力を有し前記弁体を前記流路を閉じる方向に付勢するばねとからなり、また、前記ばねは前記ハウジングの内周面あるいは外周面に沿いつつ同軸で組み付けられるとともに、その一端側は前記ハウジングに係止され他端側は前記両弁軸に係止され、前記弁軸の外周面は平面部と弧面部とを備えて形成される一方、前記ハウジングの内周面には前記弁軸に対応して一対の軸受け部が軸方向に沿って形成され、かつこの軸受け部は、前記ハウジングの軸方向に沿って延設され前記弁軸の平面部と当たり合うことで前記弁体を前記軸受け部の長手方向に沿った変位は許容するが弁軸回りの回転を規制することにより前記弁体を前記流路を閉じた状態に保持する回転規制部と、この回転規制部の端部に配され前記弁体が前記流体圧を受けて前記ばねに抗しつつ軸方向に沿って移動したときに前記弧面部と当たり合うことで前記弁体を前記弁軸回りの一方向の回転を許容する回転許容部とからなり、前記回転許容部には前記弁軸の平面部に係止して前記弁体を、前記流路を全開する姿勢に保持するストッパ部が形成され、かつこのストッパ部は前記弁軸に対する前記ばね力の作用線と交差しない位置に形成されることにより、前記弁体を前記弁軸回りに閉じ方向に復帰回転可能となっている構成としたところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記ハウジングには前記弁体の抜け止めを行うためのキャップが装着され、全体が弁ユニットとなっているところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項２に記載のものにおいて、前記キャップの端部外周面にはフランジが形成されかつこのフランジから軸方向に沿って割溝が形成されることにより前記キャップは窄み変形可能である一方、前記給油管の端部には前記弁ユニットが給油管へ挿入されたときに、前記フランジと係止して前記弁ユニットが外れ止め可能となっているところに特徴を有する。

＜請求項１の発明＞
請求項１の逆止弁は、燃料タンクの外部に取り付け可能で、常にはばねにより弁体が流路を閉じる方向に付勢された状態にあるから燃料の逆流を防止し、給油時には弁体が燃料の流体圧を受けてばね力に抗しつつ閉じ姿勢のまま燃料タンク側に移動した後回転し、流路を全開にするから流路を狭めることがなく、給油後にはばねにより弁体が流路を閉じる方向に付勢されるから復帰回転が可能である。ここで、軸受け部をハウジングの内方に突出して設けた場合は、流路を狭めることになり燃料の流量を低下させるおそれがある。その点、請求項１の逆止弁は、流路を狭めることがなく燃料の流量を低下させるおそれがない。

＜請求項２の発明＞
弁体の抜止めを行うキャップを装着して弁全体をユニット化したから、例えば逆止弁の組み付けを行う工場に出荷する際に、逆止弁を構成する部品単位で出荷する必要がなく、完成品の状態で逆止弁を出荷することが可能となる。

＜請求項３の発明＞
請求項３の逆止弁は、キャップの端部外周面にフランジを設け、このフランジから軸方向に沿って割溝を設けてフランジ部分を撓み可能としたから、フランジ部分を窄ませた状態で給油管の端部に挿入しフランジ部分を復帰させると給油管の内面に係止して外れ止めされるから、給油管への組み付け作業が簡易となる。

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図８によって説明する。
図１に示す２は燃料タンクであって、タンクの上半分を形成するアッパタンク２Ａと、下半分を形成するロアタンク２Ｂとからなる。両タンク２Ａ，２Ｂの開口縁部には、その全周に亘って外向きの接合フランジ２Ｃが設けられており、燃料タンク２は接合フランジ２Ｃで溶接することによって、一体的に結合される。

このうちアッパタンク２Ａの側面（図１における左側）には、取り付け孔が開口しており、そこには、金属製の第１給油管（本発明の給油管の一部を構成する）１２がその一部をアッパタンク２Ａ内に進入させた状態で取り付けられている。一方、第２給油管（本発明における給油管の一部を構成する）１３は第１給油管１２と同様に金属製であって、への字状に屈曲した形状をなす。この第２給油管１３の上部側をボディＳの備える取り付け孔Ｓ１に嵌め合わされた状態で取り付けられている。この第２給油管１３の上部の内径の大きさは給油管の他の部分の内径より大きく形成され、そこは、燃料を燃料タンク２内に導入するための給油口３とされている。この第２給油管１３の下端と第１給油管１２の突出端との間がゴム製のチューブ（本発明における給油管の一部を構成する）１１によって繋がれており、これにて、燃料を給油口３から燃料タンク２内に導入する流路Ｒが形成されている。

チューブ１１の接続構造について説明すると、図３に示すように、第１給油管１２の突出端には外側に隆起する膨出部４が設けられている。取り付けの際には、チューブ１１がこの膨出部４の膨らんだ部分に乗り上げ、更に、チューブ１１の外周のうち第１給油管１２に対する接続部分に環状のホースクランプ５が装着され、これがチューブ１１を絞め込むようになっている。これにより、第１給油管１２に対するチューブ１１の抜止めが図られている。尚、第２給油管１３側も第１給油管１２側と同様に膨出部４およびホースクランプ５が設けられており、燃料漏れの防止ならびにチューブ１１の抜止めが図られている。

さて、図１に示すように第１給油管１２が燃料タンク２の外側へ突出する側の端部には逆止弁１が内挿されている。図２は逆止弁１の分解斜視図を示しており、本実施形態における逆止弁１は、ハウジング１０と、弁体２０と、ばね３０と、キャップ４０とから構成されている。尚、以下の説明において、前後方向とは図３における左右方向を基準として左側を前方とし、上下方向とは図３における上下方向を基準とする。

ハウジング１０は樹脂製で、第１給油管１２の内部に密着して挿入可能な円筒状をなし、第１給油管１２及びチューブ１１に連通する流路が設けられている。ハウジング１０の前縁からは、直径方向に対向する位置において一対の溝部（本発明の軸受け部に相当する）１４，１４が、軸方向に沿って前後方向における中央部付近まで形成されている。ハウジング１０の後縁内周には、ばね受け１５が全周方向に形成されている。

流路Ｒを開閉するための弁体２０は樹脂製で、円形の板状をなし、ハウジング１０の内径よりやや小さめの外径をもって形成されている。弁体２０の外縁であって、直径方向に対向する位置には一対の弁軸２１，２１が突出形成されている。弁軸２１は溝部１４と対応し、溝部１４内へ組み込み可能となっている。また、弁軸２１は弁体２０をハウジング１０へ組み込むときに、溝部１４の開口端面と対向する面が平面部２２と弧面部２３とからなる略半円形状に形成されている。

ばね３０は金属製で、ハウジング１０の内周面に軸方向に沿ってほぼ密着する円筒状をなし、給油口３から給油された燃料の流体圧よりも低いばね力を有している。ばね３０をハウジング１０に装着すると、ばね３０の後端はハウジング１０のばね受け１５に当接され、ばね３０の前端は両弁軸２１に共に当接されている。ばね３０の長さは、弁体２０がハウジング１０に装着された状態では、常時弁体２０を前方へ、つまりキャップ４０へ押し付ける方向へ付勢可能に設定されている。

キャップ４０は樹脂製で、全体として略円筒状をなし、内部にはハウジング１０に連通する流路が設けられている。キャップ４０は、その略後半部に配されハウジング１０への装着を行うための嵌合部４０Ａと、略前半部に配され第１給油管１２への抜け止めを行うための抜止め部４０Ｂとからなっている。

嵌合部４０Ａは抜止め部４０Ｂと比較して小径に形成され、ハウジング１０前端の内周面に沿って密着状態で嵌合可能となっている。また、嵌合部４０Ａの外周面には、直径方向に対向する一対の突部４４，４４が形成されている。両突部４４，４４はキャップ４０をハウジング１０から抜けないようにするためのものである。すなわち、前記したハウジング１０の溝部１４の入り口側における一方の開口縁（上縁）は後方へ向けて下り勾配となった案内部１８が形成されており、その終端には係止凹部１９が段差状に形成されている。案内部１８は、キャップ４０をハウジング１０へ組み込むときに、突部４４と摺接することで、ハウジング１０の前端側を、溝部１４を境にした拡開変形動作を案内可能である。なお、突部４４は上記摺接動作を円滑に行うために、やや先細り形状に形成されている。そして、両突部４４，４４が案内部１８を通過したときにはハウジング１０の復帰変形により、突部４４の後端面が係止凹部１９に係止し、これによってキャップ４０の抜け止めが可能である。こうしてキャップ４０の取付けがなされることで、弁ユニットが構成される。なお、キャップ４０がハウジング１０に装着された状態では、抜止め部４０Ｂの外周面がハウジング１０の外周面と面一をなすように設定されている。

嵌合部４０Ａの後端の周縁は、弁体２０の周縁部と当接可能な弁座４５となっている。すなわち、弁体２０は常にはばね３０によって弁座４５に押し付けられた状態に付勢されており、このため、燃料タンク２から給油口３に燃料が逆流するときは、ばね３０および燃料の圧力を受けて弁体２０がキャップ４０の後縁に密着し、流路Ｒを閉塞することで、燃料が逆流することが防止される。
また、この実施形態においては、弁体２０の外径は弁座４５の内径よりやや大きめ（ばね３０の内径よりも小径）に形成されていることから、弁体２０が弁座４５に当接した状態で弁軸２１が嵌合部４０Ａと干渉しないようにするため、突部４４の後側には逃がし溝４２が切り欠き形成されている。
一方、抜止め部４０Ｂは弁ユニット（逆止弁１）を第１給油管１２に対して抜け止め状態で装着させるためのものであり、ここには、フランジ４３から軸方向に沿って割溝４１が４箇所形成されている。４箇所のうち２箇所の割溝４１，４１については、突部４４と対応する位置に設けられ、これらを結ぶ線と直交し、かつ対向する位置に残りの２箇所の割溝４１，４１が設けられている。各割溝４１，４１によって分割されることで、抜止め部４０Ｂは全体として窄み可能となっている。これにて、フランジ４３を窄ませた状態で第１給油管１２内に挿入が可能となり、第１給油管１２の膨出部４に対して内側から弾性的に係止し、逆止弁１の抜止めを可能としている。

ハウジング１０の溝部１４は、図３ないし図６に示すように、全体として軸方向に沿って形成され、その開口下縁は平面状とされている。一方、溝部１４の開口上縁における略前半部には、前述したように、弁軸２１の挿入の案内を行う案内部１８と、キャップ４０の抜止めを行う係止凹部１９とが設けられ、溝部１４の略後半部には、弁軸２１の軸方向に沿った移動は許容するが回転は規制する回転規制部１６と、この回転規制部１６と連続し弁軸２１の回転を許容する回転許容部１７とが設けられている。

回転規制部１６は、弁軸２１の平面部２２を開口上縁に当接させた状態で、弁軸２１を上下方向から挟持するような間隔をあけて、軸方向に沿って形成されている。したがって、給油口３から燃料を給油するときには、燃料の流体圧がばね３０のばね力に抗しつつ、弁体２０を押すことになるので、弁体２０は閉塞姿勢（図３状態参照）を保持しながら後方へ移動することになる。

回転許容部１７は、回転規制部１６の後端に配され、弁軸２１の平面部２２が流路Ｒと直交する姿勢と略適合する略半円形状となっている。具体的には、回転規制部１６の開口下縁が回転許容部１７の円弧形状に対してほぼ接線を構成するようにして両部１６，１７が連続するようにしてある。また、回転許容部１７のうち、弧面部２３に対応する部分は回転部１７Ａとされ、弁体２０が閉塞姿勢を保ったまま、弁軸２１が回転規制部１６から回転許容部１７に至ると（図４状態参照）、弧面部２３の略後半部が回転部１７Ａの略下半分に面当たりする。この状態で、弁体２０が流体圧による回転モーメントの作用を受けると、弁軸２１は回転部１７Ａに摺接しつつ回転がなされる。これによって、弁体２０は、給油口３から燃料を給油すると燃料の流体圧を受けて、閉塞姿勢から全開姿勢（図５状態参照）へと回転し、流路Ｒを全開にすることが可能となる。

また、回転部１７Ａの上端の高さ位置と回転規制部１６の開口上縁の高さ位置とは高差が設定され、これらの間を本実施形態では滑らかな弧面をもって連続させている。弁軸２１が９０°回転したときに、平面部２２は上記弧面のうち回転部１７Ａ寄りの位置（この位置が本発明のストッパ部に相当する。以下、この部位をストッパ部１７Ｂという）に当接して弁体２０が全開姿勢となった時点で、弁体２０の回転動作を停止可能としている。

さらに、図８に示すばね力Ｆの作用線Ｄは、弁軸２１の軸心Ｃと同じ高さとなっており、ばね力Ｆの作用線Ｄ上にストッパ部１７Ｂが存在しないため、燃料の給油を停止して燃料の流体圧がなくなると、ばね力Ｆが弁軸２１を回転させる方向に作用するため、弁体２０が全開姿勢から閉塞姿勢に移行可能となる。上記した回転規制部１６と回転許容部１７の境界部をつなぐ弧面は弁体２０の姿勢の移行動作を円滑にするための戻りガイド部１６Ａとして機能する。

本実施形態は上記のような構造であって、続いてその作用を説明する。
まず、逆止弁１を第１給油管１２内に取り付ける。キャップ４０のフランジ４３を押圧して窄ませた状態で逆止弁１を第１給油管１２の端部内に挿入しておき押圧操作を解除すると、フランジ４３が復帰して第１給油管１２の膨出部４内面に係止するため、逆止弁１が第１給油管１２に抜止め状態に固定される。この後、逆止弁１が内挿された第１給油管１２の端部と第２給油管１３の端部とをチューブ１１で連結し、ホースクランプ５で固定することで、燃料タンク２と給油口３とが連結され、給油口３から燃料を給油することが可能になる。

次に、逆止弁１内に設けられた弁体２０の動きについて説明する。
燃料タンク２内の燃料が給油口３に向かって逆流したときには、ばね３０および燃料の圧力によって、弁体２０が弁座４５に密着することで、流路Ｒを閉塞し、燃料の逆流が防止される。
給油口３から燃料を給油するときには、弁体２０が燃料の流体圧を受けてばね３０のばね力に抗しつつ、平面部２２を回転規制部１６の開口上縁に当接させた状態で後方へ移動するとともに、弁体２０が閉塞姿勢を保持したまま後方へ移動する。そして、弁軸２１が回転規制部１６から回転許容部１７に至ると、弁体２０が流体圧による回転モーメントを受けて弧面部２３が回転部１７Ａに沿って摺接しつつ回転するとともに、弁体２０が閉塞姿勢から全開姿勢に回転して流路Ｒを全開にすることで、燃料が給油口３から燃料タンク２に向かって流れることが可能になる。また、弁体２０は、平面部２２がストッパ部１７Ｂに係止することで、回転動作を停止し全開姿勢を保持することが可能となる。

燃料の給油を停止して燃料の流体圧がなくなると、図８に示すように、ばね３０のばね力Ｆは弁軸２１に対しＤ軸線（ばね力の作用線）方向に作用するため、弁軸２１はストッパ部１７Ｂを支点としていることから、弁軸２１には戻り方向（図示時計回り方向）の回転モーメントが発生する。この後、弁軸２１の平面部２２は戻りガイド部１６Ａに押し当てられながら徐々に支点位置を回転規制部１６側に移行させてゆく。かくして、弁体２０は全開姿勢から閉塞姿勢へと円滑に移行する。そして、弁体２０が閉塞姿勢のまま前方へ移動し、弁座４５に全周方向に亘って当接することで、通常の状態に復帰する。

以上のように本実施形態においては、弁体２０の弁軸２１をハウジング１０の内周面に形成した溝部１４内に収容するようにしたから、弁体の面積を流路面積にできるだけ近づけた大きな面積を確保することができる、換言すればハウジング１０内部の流路Ｒを狭めることなく弁体２０を組み込むことが可能となった。つまり、給油口３から燃料を給油しているときには、弁体２０が全開姿勢をとって流路Ｒを全開にするようにしたから、ハウジング１０内部に軸受け部（本実施形態における溝部１４に相当する）を突設したものと比較して、燃料の流れを阻害するものもなく、燃料の給油速度を高めることが可能である。

さらに、弁体２０の抜止めを行うキャップ４０を装着して弁ユニットを形成したため、取り扱い性に優れ、第１給油管１２端部への取り付け作業を簡易に行うことができる。
また、本実施形態においては、ばね３０をハウジング１０の内周面に沿うような円筒型のものを使用している。これにより、本実施形態ではばね３０が流路Ｒ中の障害物となることもなく、このことは流路面積の確保にもつながる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）実施形態１においては、ばねをハウジングの内周面で軸方向に沿ってほぼ密着するようにして設けているが、弁軸に当接可能であればよく、ハウジングの外周面に設けてもよい。

（２）実施形態１においては、キャップの後端に弁座が設けられているが、ハウジングの内周面から突出して設けてもよい。

（３）実施形態１においては、逆止弁が第１給油管の端部に挿入された構成となっているが、燃料タンクの外側に配置されていることを条件に、給油管の途中に配されているものでもよく、また第２給油管の端部に挿入された構成としてもよい。

実施形態１における燃料タンクと給油口とを連結する流路全体を示す断面図実施形態１における逆止弁の分解斜視図弁軸が回転規制部内にあって、弁体が閉塞姿勢にある状態を示す一部切欠断面図弁軸が回転許容部内にあって、弁体が閉塞姿勢にある状態を示す断面図弁軸が回転許容部内にあって、弁体が全開姿勢にある状態を示す断面図弁軸がばね力を受けて、弁体が閉塞姿勢に復帰する状態を示す断面図図３におけるＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図図６における要部拡大断面図

符号の説明

１…逆止弁
２…燃料タンク
３…給油口
１０…ハウジング
１１…チューブ（給油管）
１２…第１給油管（給油管）
１３…第２給油管（給油管）
１４…溝部（軸受け部）
１６…回転規制部
１７…回転許容部
１７Ｂ…ストッパ部
２０…弁体
２１…弁軸
２２…平面部
２３…弧面部
３０…ばね
４０…キャップ
４１…割溝
４３…フランジ
Ｒ…流路
Ｆ…ばね力
Ｄ…ばね力の作用線

Claims

燃料タンクと給油口との間をつなぐ給油管の途中に配され、燃料タンク内の燃料が前記給油口へ逆流することを防ぐ逆止弁であって、
前記給油管に連通する流路が軸方向に沿って設けられる円筒状のハウジングと、
このハウジング内に収容されて前記流路を開閉可能であり、その直径方向に対向した位置に一対の弁軸が突出されてなる円形状の弁体と、
前記ハウジングに装着されて前記燃料タンクへの給油時の流体圧より低いばね力を有し前記弁体を前記流路を閉じる方向に付勢するばねとからなり、
また、前記ばねは前記ハウジングの内周面あるいは外周面に沿いつつ同軸で組み付けられるとともに、その一端側は前記ハウジングに係止され他端側は前記両弁軸に係止され、
前記弁軸の外周面は平面部と弧面部とを備えて形成される一方、前記ハウジングの内周面には前記弁軸に対応して一対の軸受け部が軸方向に沿って形成され、かつこの軸受け部は、前記ハウジングの軸方向に沿って延設され前記弁軸の平面部と当たり合うことで前記弁体を前記軸受け部の長手方向に沿った変位は許容するが弁軸回りの回転を規制することにより前記弁体を前記流路を閉じた状態に保持する回転規制部と、この回転規制部の端部に配され前記弁体が前記流体圧を受けて前記ばねに抗しつつ軸方向に沿って移動したときに前記弧面部と当たり合うことで前記弁体を前記弁軸回りの一方向の回転を許容する回転許容部とからなり、
前記回転許容部には前記弁軸の平面部に係止して前記弁体を、前記流路を全開する姿勢に保持するストッパ部が形成され、かつこのストッパ部は前記弁軸に対する前記ばね力の作用線と交差しない位置に形成されることにより、前記弁体を前記弁軸回りに閉じ方向に復帰回転可能となっていることを特徴とする逆止弁。
前記ハウジングには前記弁体の抜け止めを行うためのキャップが装着され、全体が弁ユニットとなっていることを特徴とする請求項１記載の逆止弁。
前記キャップの端部外周面にはフランジが形成されかつこのフランジから軸方向に沿って割溝が形成されることにより前記キャップは窄み変形可能である一方、前記給油管の端部には前記弁ユニットが給油管へ挿入されたときに、前記フランジと係止して前記弁ユニットが外れ止め可能となっていることを特徴とする請求項２記載の逆止弁。