JP2009001048A - 燃料タンク構造 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造で断熱性を向上させることができる燃料タンク構造を得る。
【解決手段】燃料タンク構造が適用された車両用燃料タンク１０では、少なくとも最外層を成すアウタシェル１６が樹脂材にて構成された燃料タンク本体１２が、アウタシェル１６の外表面１６Ａに溶着にて固定された被覆材２０にて被覆されている。被覆材２０は、中空繊維の編物２５にて構成されているので、タンク本体１２の外側に断熱層が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば炭化水素の液体を含む燃料を貯留するための燃料タンク構造に関する。

樹脂製タンクの下部の外表面に、不織布層を介して断熱性の高い発泡層を設ける技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平７−６８６３０号公報

しかしながら、上記の如き従来の技術では、タンクと発泡層との間に不織布が介在されているため、構造、製法が複雑である。

本発明は、上記事実を考慮して、簡単な構造で断熱性を向上させることができる燃料タンク構造を得ることが目的である。

請求項１記載の発明に係る燃料タンク構造は、少なくとも最外層が樹脂材より成る燃料タンク本体の外表面が、樹脂の中空繊維より成る被覆材にて被覆されている。

請求項１記載の燃料タンク構造では、タンク本体を被覆している被覆材を構成する樹脂の中空繊維、すなわち中空繊維の内部空間によって断熱層が形成される。これにより、被覆材を設けない構成と比較して、タンク本体の断熱性が向上する。そして、タンク本体の外表面を成す最外層及び被覆材を成す中空繊維のそれぞれが樹脂材にて構成されているので、これらを直接的に接合（例えば、接着や溶着等）する簡単な構造で良好な接合強度を得ることができる。

このように、請求項１記載の燃料タンク構造では、簡単な構造で断熱性を向上させることができる。

請求項２記載の発明に係る燃料タンク構造は、請求項１記載の燃料タンク構造において、前記被覆材は、前記燃料タンク本体の外表面に溶着されている。

請求項２記載の燃料タンク構造では、タンク本体に被覆材が溶着にて直接的に固着されるので、該タンクと被覆材との接合強度が高くなり、信頼性が向上する。

請求項３記載の発明に係る燃料タンク構造は、請求項１又は請求項２記載の燃料タンク構造において、前記中空繊維と、前記タンク本体の最外層とが同種の樹脂材にて構成されている。

請求項３記載の燃料タンク構造では、互いに接合されるタンク本体の最外層と被覆材の中空繊維とが同種の樹脂材にて構成されているので、これらの接合強度を一層向上させ易い。

請求項４記載の発明に係る燃料タンク構造は、請求項１〜請求項３の何れか１項記載の燃料タンク構造において、前記被覆材は、前記中空繊維を束ねて固着させた紐状体の編物として形成されている。

請求項４記載の燃料タンク構造では、中空繊維を束ねた紐状体の編物で被覆材が構成されているので、タンク本体の外側には複数層の断熱層が形成され、断熱効果が高い。しかも、紐状体の中空繊維は互いに固着されているので、断熱効果が向上される。また、例えば紐状体を構成する中空繊維の数、編物の層を調整することで上記した複数の断熱層の層数を調整することができ、簡単な構造で所要の断熱性能を得ることができる。

請求項５記載の発明に係る燃料タンク構造は、請求項１〜請求項４の何れか１項記載の燃料タンク構造において、前記被覆材の周縁部において前記中空繊維の端部が閉止されている。

請求項５記載の燃料タンク構造では、被覆材の周縁部で中空繊維の端部が閉止されているので、中空繊維内の空気流通が防止又は著しく抑制され、被覆材（断熱層）による断熱効果が向上する。

請求項６記載の発明に係る燃料タンク構造は、請求項５記載の燃料タンク構造において、前記タンクの外表面は、複数の前記被覆材にて異なる部分が被覆されており、前記複数の被覆材の繋ぎ部において、前記中空繊維の端部が閉止されている。

請求項６記載の燃料タンク構造では、複数の被覆材によってタンク本体が被覆されており、これら複数の被覆材の繋ぎ部（接合部分）では中空繊維の端部が閉止されている。これにより、複数の被覆材にてタンク本体の広い範囲（例えば略全周）を被覆する構成において、中空繊維内の空気流通が防止又は著しく抑制され、被覆材（断熱層）による断熱効果が向上する。

以上説明したように本発明に係る燃料タンク構造は、簡単な構造で断熱性を向上させることができるという優れた効果を有する。

本発明の実施形態に係る燃料タンク構造が適用された車両用燃料タンク１０について、図１乃至図８に基づいて説明する。

図１には、車両用燃料タンク１０が一部切り欠いた模式的な側面図にて示されている。この図に示される如く、車両用燃料タンク１０は、タンク本体１２を備えている。タンク本体１２は、図示しない燃料注入口から注入された燃料としてのガソリンを内部に貯留するようになっており、樹脂材を主要材料として構成されている。

具体的には、図１の「２」部を拡大して示す図２に示される如く、タンク本体１２は、複数層構造の樹脂製タンクとされており、少なくとも内層としてインナシェル１４、外層としてのアウタシェル１６、これらインナシェル１４とアウタシェル１６との間に配設された燃料透過防止層としてのバリヤ層１８、該バリヤ層１８をインナシェル１４、アウタシェル１６に接合するための図示しない接着層を含んで構成されている。

インナシェル１４及びアウタシェル１６は、それぞれ例えば高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）等の樹脂材にて構成されている。アウタシェル１６は、タンク本体１２の外表面を有する最外層を成している。また、バリヤ層１８は、例えばエチレン−ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）等の樹脂材にて構成されている。バリヤ層１８は、例えば接着性を有する変性ポリエチレン等の樹脂材より成る接着層にてインナシェル１４、アウタシェル１６に接合されている。

以上説明したタンク本体１２の外表面は、被覆材２０にて覆われている。この実施形態では、図１に示される如く、タンク本体１２は、図示しない燃料注入口等を除く略全周に亘って、被覆材２０にて覆われている。これにより、車両用燃料タンク１０では、タンク本体１２の外側に略全周に亘る断熱層２２が形成されている。以下、具体的に説明する。

図４及び図５に示される如く、被覆材２０は、紐状体２４の編物２５を用いて構成されている。紐状体２４は、複数の繊維２６を束ねて構成された可撓性長尺部材として構成されている。この紐状体２４を構成する複数の繊維２６は、樹脂材より成り、図６に示される如く中空体である中空繊維とされ、可撓性を有する長尺状に形成されている。紐状体２４は、図７に示される如く、上記の通り束ねられた複数の繊維２６（隣接する繊維２６）を溶着にて固着して構成されており、各繊維２６が解れることがない構成とされている。

被覆材２０は、図１に示される如く、タンク本体１２の上部を被覆するアッパハーフ２０Ａと、タンク本体１２の下部を被覆するロアハーフ２０Ｂとを主要部として構成されている。アッパハーフ２０Ａ、ロアハーフ２０Ｂは、それぞれ図４及び図５に示される如き編物２５を成形することで、互いの接合側に開口する容器状に形成されている。これにより、被覆材２０は、アッパハーフ２０Ａ、ロアハーフ２０Ｂ内にタンク本体１２を収容してこれらアッパハーフ２０Ａ、ロアハーフ２０Ｂの開口端を接合することで、タンク本体１２に対し脱落不能に保持されつ該タンク本体１２を被覆するようになっている。

この実施形態では、上記の被覆状態において被覆材２０は、アッパハーフ２０Ａ、ロアハーフ２０Ｂの内面（を成す繊維２６）がタンク本体１２すなわちアウタシェル１６の外表面１６Ａに密着されている。さらに、この実施形態では、アッパハーフ２０Ａ、ロアハーフ２０Ｂの内面２０Ｃ（を成す繊維２６）がタンク本体１２のアウタシェル１６の外表面１６Ａに対し溶着にて固着されている。

以上により、車両用燃料タンク１０におけるタンク本体１２の外側の断熱層２２は、被覆材２０を構成する繊維２６内の空気層により構成されている。この実施形態では、図３に示される如く、複数の繊維２６の端部が露出されるアッパハーフ２０Ａとロアハーフ２０Ｂとの接合フランジ部２０Ｄが圧縮溶着されて（潰されて）おり、これら複数の繊維２６の端部が閉止されている。これにより、タンク本体１２の外側の断熱層２２を構成する各繊維２６内の空気層は、空気の出入り（対流）のない（抑制された）断熱空気層として構成されている。接合フランジ部２０Ｄは、本発明における被覆材の繋ぎ部に相当する。

以上説明した被覆材２０を構成する各繊維２６は、それぞれ上記の通り樹脂材にて構成されており、この実施形態では、アウタシェル１６を構成する樹脂材と同種の樹脂材にて構成されている。この実施形態では、アウタシェル１６、各繊維２６は共に、ＨＤＰＥにて構成されている。

次に、本実施形態の作用を説明する。

上記構成の車両用燃料タンク１０を製造するに当たっては、先ず、タンク本体１２をブロー成形等によって成形しておくと共に、アッパハーフ２０Ａ、ロアハーフ２０Ｂを成形しておく。すなわち、複数の繊維２６を束ねた紐状体２４を用いて構成された編物２５を用意し、この編物２５にてアッパハーフ２０Ａ、ロアハーフ２０Ｂを成形しておく。この際、アッパハーフ２０Ａ、ロアハーフ２０Ｂの開口端には、図８に示される如く、接合フランジ部２０Ｄを張出成形しておく。

次いで、アッパハーフ２０Ａ、ロアハーフ２０Ｂの内面２０Ｃの略全面を図示しない熱板にて加熱すると共に、タンク本体１２のアウタシェル１６の外表面１６Ａの略全面を図示しない熱板にて加熱する。そして、図８に示される如く、アッパハーフ２０Ａ、ロアハーフ２０Ｂをタンク本体１２に被せ、該タンク本体１２に押し付ける（圧縮荷重を付与する）。この際、タンク本体１２にはガス等を充満して内圧を付与しても良い。なお、図８では、アッパハーフ２０Ａ、ロアハーフ２０Ｂのみを断面図にて示している。

以上により、アッパハーフ２０Ａ、ロアハーフ２０Ｂ（の内面２０Ｃ）がタンク本体１２（の外表面１６Ａ）に溶着（熱融着）される。次いで、アッパハーフ２０Ａ、ロアハーフ２０Ｂにおける互いに突き当てられた接合フランジ部２０Ｄを図示しないテーパ状の金型（治具）にて上下方向に挟み込み、加熱しつつ圧縮荷重を付与する。これにより、図１及び図３に示される如く、上下の接合フランジ部２０Ｄが外周側で板厚が小さくなるようにテーパ状に圧縮溶着され、被覆材２０を構成する複数の繊維２６の末端（開口端であった部分）がそれぞれ閉止される。

以上により、タンク本体１２の外側に、被覆材２０にて断熱層２２が形成された車両用燃料タンク１０の製造が完了する。

このようにタンク本体１２の外側に断熱層２２が形成された車両用燃料タンク１０では、外部からタンク本体１２内の燃料（ガソリン）への伝熱が抑制されるので、例えば断熱層２２を有しないタンク本体１２と比較して、外気温の上昇に伴う燃料温度の上昇、及び燃料蒸気（ベーパ）の発生量が抑えられる。特に、車両用燃料タンク１０では、断熱層２２（被覆材２０）が燃料注入口等を除く略全面に亘りタンク本体１２に設けられているため、断熱効果が高い。

これらにより、車両用燃料タンク１０が適用された自動車では、例えば、燃料蒸気を吸着するためのキャニスタの容量に余裕を生じさせることができ、キャニスタを大型化する等の対策に頼ることなく、長時間エンジンを作動させない場合に燃料蒸気を大気放出させないようにすることが可能になる。

ここで、車両用燃料タンク１０では、タンク本体１２における樹脂製のアウタシェル１６に接合される被覆材２０が樹脂製の中空繊維２６より成るため、各繊維２６の内部空間にて断熱層２２を構成する被覆材２０をアウタシェル１６に十分な強度で直接的に接合することができる。そして、車両用燃料タンク１０では、被覆材２０がアウタシェル１６に直接的に接合されているので、例えばこれらの間に中間層（例えば、繊維同士が接合されていない不織布等）を介在させた構成と比較しても、タンク本体１２と断熱層２２との高い接合強度を得ることができる。このため、簡単な構造で、タンク本体１２の外側に断熱層２２が形成された車両用燃料タンク１０を得ることができる。

また、車両用燃料タンク１０では、被覆材２０がタンク本体１２のアウタシェル１６に溶着（熱融着）されているので、例えばこれらの間に接着層（接着剤等）を介在させる構成（本発明に含まれる構成）と比較して、一層構造が簡単で製造が容易であり、製造コストを抑えることができる。また、車両用燃料タンク１０では、被覆材２０とタンク本体１２との間に上記の中間層や接着層を介在させる構成と比較して、軽量化が図られる。

特に、車両用燃料タンク１０では、被覆材２０を構成する複数の繊維２６がアウタシェル１６と同じ樹脂材（この実施形態では、ＨＤＰＥ）にて構成されているので、被覆材２０のタンク本体１２に対する接合強度が高く、信頼性が向上する。しかも、高い接合強度でタンク本体１２に接合された被覆材２０が繊維２６（特に編物２５）により構成されているので、被覆材２０によるタンク本体１２の補強効果を得ることができる。これにより、車両用燃料タンク１０では、例えば内圧（負圧を含む）によるタンク本体１２の変形を抑制することができる。すなわち、耐圧強度が向上する。

さらに、車両用燃料タンク１０では、被覆材２０が複数の繊維２６の内部空間を断熱層とするため、被覆材２０の厚み方向における繊維２６の本数（編物２５の層数等）によって断熱性能を調整することが可能である。これにより、要求（燃料蒸気の発生量の他、タンク本体１２の容量、車両用燃料タンク１０の外形寸法等を含む）に応じて適切な断熱性能を有する車両用燃料タンク１０を得ることができる。

またさらに、車両用燃料タンク１０では、複数本の繊維２６が束ねられると共に互いに固着されて紐状体２４とされているので、複数の繊維２６間の空間に対し空気が出入りすることが抑制される。特に、この紐状体２４を用いた編物２５にて被覆材２０（アッパハーフ２０Ａ、ロアハーフ２０Ｂ）が形成されているので、紐状体２４（を構成する複数の繊維２６）同士の相対変位が抑制され、これら複数の繊維２６（紐状体２４）間の空間に対する空気の出入が効果的に抑制される。

しかも、車両用燃料タンク１０では、各繊維２６の末端が閉止される構造であるため、各繊維２６の内部空間に対する空気の出入がない。特に、編物２５を用いてアッパハーフ２０Ａ、ロアハーフ２０Ｂを形成することで、該アッパハーフ２０Ａとロアハーフ２０Ｂとの接合端である接合フランジ部２０Ｄに複数の繊維２６の末端を集めることができるので、タンク本体１２の外形に合わせた被覆材２０を形成しつつ、該被覆材２０を構成する複数の繊維２６の末端を閉止する構成を実現することができる。

これらにより、車両用燃料タンク１０では、被覆材２０にて良好な断熱性能の断熱層２２をタンク本体１２の外側に構成することができる。また、車両用燃料タンク１０では、被覆材２０の各繊維２６がそれぞれ内部空間すなわち断熱層を形成する構造であるため、例えば磨耗等によって表面側の繊維２６が破断されたとしても、断熱性能の低下が小さい。すなわち、車両用燃料タンク１０では、長期間に亘って被覆材２０による所要の断熱性能を維持することができる。

例えば、発泡材等にて断熱層を形成する構成では、断熱効果は気泡の倍率（大きさ、体積比率）に依存するので、断熱性能を向上するためには気泡の体積占有率が高くなり、耐久性が低い。また、断熱性能を向上するために発泡材層の厚みを増すと、燃料タンクの容量、外径寸法、タンク本体の肉厚に制約を与える原因となる。これらに対して車両用燃料タンク１０では、中空の繊維を用いた被覆材２０により、上記の如く断熱効果、耐久性、接合強度に優れた断熱層２２が形成されるので、その容量、外径寸法、タンク本体１２の肉厚に与える制約が少なく抑えられる。

なお、上記した実施形態では、成形後のタンク本体１２に被覆材２０を溶着する例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、図９に示される如く、タンク本体１２をブロー成形するための金型３０にアッパハーフ２０Ａ、ロアハーフ２０Ｂをセットしておき、該金型３０内でパリソン３２にエアノズル３４からエアを吹き込んでタンク本体１２を成形するようにしても良い。この製法では、タンク本体１２の成形に伴ってアッパハーフ２０Ａ、ロアハーフ２０Ｂがタンク本体１２に溶着されると共に、該アッパハーフ２０Ａとロアハーフ２０Ｂとを接合フランジ部２０Ｄにおいて溶着することができる。

また、上記した実施形態では、被覆材２０を構成する各繊維２６がアウタシェル１６と同じ樹脂材にて構成された例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、各繊維２６を他の樹脂材にて構成しても良い。この場合、各繊維２６は、アウタシェル１６に対する溶着性の良好な樹脂材を用いて構成されることが好ましい。

さらに、上記した実施形態では、タンク本体１２が全体として樹脂材にて構成された例を示したが、本発明はこれに限定されず、タンク本体１２は、少なくとも外表面を成す最外層すなわちアウタシェル１６が樹脂材にて構成されていれば足りる。

またさらに、上記した実施形態では、被覆材２０を構成する各繊維２６の内部空間が空気層である例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、各繊維２６内を断熱性の良好なガスで充満したり、各繊維２６内の伝熱物質を減じたり（負圧や真空としたり）しても良い。

また、上記した実施形態では、タンク本体１２が略全周（外表面１６Ａの略全面）に亘って被覆材２０にて被覆された例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、車両用燃料タンク１０に対する特定側に熱源が配置される車両に搭載される構成においては、タンク本体１２における熱源側を被覆材２０にて被覆するようにしても良い。

さらに、上記した実施形態では、被覆材２０が紐状体２４の編物２５で構成されている例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、複数の繊維２６を特定方向に配設させると共に樹脂に含浸させたラミナを単層で、又は積層して被覆材２０を構成しても良い。ラミナを積層する場合、複数の繊維２６の配向角度が一致されても異ならされても良い。

本発明の実施形態に係る車両用燃料タンクの概略全体構成を模式的に示す側面図である。 図１の「２」部を拡大して模式的に示す断面図である。 図１の「３」部を拡大して模式的に示す断面図である。 本発明の実施形態に係る車両用燃料タンクの被覆材を構成する編物を模式的に示す平面図である。 本発明の実施形態に係る車両用燃料タンクの被覆材を構成する編物を模式的に示す断面図である。 本発明の実施形態に係る車両用燃料タンクの被覆材を構成する中空の繊維を模式的に示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る車両用燃料タンクの被覆材を構成する紐状体を模式的に示す図であって、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は断面図である。 本発明の実施形態に係る車両用燃料タンクの製造過程を示す側断面図である。 本発明の実施形態に係る車両用燃料タンクの他の製造方法による製造過程を示す側断面図である。

符号の説明

１０ 車両用燃料タンク（燃料タンク構造）
１２ タンク本体
１６ アウタシェル（最外層）
２０ 被覆材
２０Ｄ 接合フランジ部（被覆材の繋ぎ部）
２４ 紐状体
２５ 編物
２６ 繊維（中空繊維）

Claims (6)

1. 少なくとも最外層が樹脂材より成る燃料タンク本体の外表面が、樹脂の中空繊維より成る被覆材にて被覆されている燃料タンク構造。
2. 前記被覆材は、前記燃料タンク本体の外表面に溶着されている請求項１記載の燃料タンク構造。
3. 前記中空繊維と、前記タンク本体の最外層とが同種の樹脂材にて構成されている請求項１又は請求項２記載の燃料タンク構造。
4. 前記被覆材は、前記中空繊維を束ねて固着させた紐状体の編物として形成されている請求項１〜請求項３の何れか１項記載の燃料タンク構造。
5. 前記被覆材の周縁部において前記中空繊維の端部が閉止されている請求項１〜請求項４の何れか１項記載の燃料タンク構造。
6. 前記タンクの外表面は、複数の前記被覆材にて異なる部分が被覆されており、
   前記複数の被覆材の繋ぎ部において、前記中空繊維の端部が閉止されている請求項５記載の燃料タンク構造。
   
   

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