(57)【要約】【課題】ガス燃料を内燃機関に供給する燃料供給システムに設けられるゴム製品、具体的には、レギュレータに装着されるバルブの弁体やダイヤフラムであって、ニトリル系ゴムに準じた低温特性を有し、経時的な膨潤劣化が発生しにくいゴム製品を提供すること。【解決手段】ガス燃料を内燃機関に供給する燃料供給システムに設けられるゴム製品であって、ＶＤＦと、ＨＦＰと、ＰＡＶＥと、ＴＦＥとを共重合して得られる四元系のフッ素ゴムから構成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス燃料を内燃機関に供給する燃料供給システムに設けられるゴム製品であって、
ＶＤＦと、ＨＦＰと、ＰＡＶＥと、ＴＦＥとを共重合して得られる四元系のフッ素ゴムから構成されることを特徴とする燃料供給システム用のゴム製品。
【請求項２】
１００℃のＤＯＰに７０時間浸漬したときの体積変化率が１０％以内、硬度（ショアＡ）変化が±１０以内であり、かつ、
１００℃のＤＢＰに７０時間浸漬したときの体積変化率が８０％以内、硬度（ショアＡ）変化が±３０以内であるフッ素ゴムから構成されることを特徴とする請求項１に記載のゴム製品。
【請求項３】
ショアＡ硬度が６０〜８０であるフッ素ゴムから構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のゴム製品。
【請求項４】
前記燃料供給システムにおいて可動または可変に設けられている請求項１乃至請求項３の何れかに記載のゴム製品。
【請求項５】
前記燃料供給システムを構成するレギュレータに装着されるバルブの弁体である請求項１乃至請求項４の何れかに記載のゴム製品。
【請求項６】
前記燃料供給システムを構成するレギュレータに装着されるダイヤフラムである請求項１乃至請求項４の何れかに記載のゴム製品。
【請求項７】
前記ガス燃料がＬＰＧまたはＣＮＧである請求項１乃至請求項６の何れかに記載のゴム製品。
【請求項８】
請求項５に記載のバルブと、請求項６に記載のダイヤフラムとを有するレギュレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス燃料を内燃機関に供給する燃料供給システム用のゴム製品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＰＧやＣＮＧなどのガス燃料を内燃機関に供給するための燃料供給システムが知られている（特許文献１参照）。
図１は、そのような燃料供給システムの一例を示す説明図であり、同図において、１は燃料タンク、２はレギュレータ、３ａは高圧燃料通路、３ｂは低圧燃料通路、４は遮断弁、５ａは燃料レール、５ｂは燃圧センサ、６はインジェクタ、７はスロットルボディ、８は内燃機関、９は吸気管路である。
【０００３】
レギュレータ２は、燃料タンク１から高圧燃料通路３ａを通って供給される高圧のガス燃料（液体）を、減圧・調圧して気化する装置である。レギュレータ２によって気化された低圧のガス燃料は、低圧燃料通路３ｂを通り、インジェクタ６により内燃機関８の吸気管路９に噴射される。
【０００４】
レギュレータ２は、通常、高圧のガス燃料を加熱する高圧室（予熱室）と、加熱されたガス燃料を減圧する低圧室（減圧室）とに区画されている。また、レギュレータ２には、高圧室と低圧室との連通孔を開閉するバルブ（弁体および弁座）と、このバルブを開閉して低圧室内の圧力を制御（調圧）するダイヤフラムとが設けられている。
【０００５】
レギュレータ２に設けられたバルブはゴムからなる弁体を有し、また、ダイヤフラムは、ゴム層と基布層とが積層されてなる。
バルブの弁体またはダイヤフラムを構成するゴムとしては、ＬＰＧやＣＮＧなどのガス燃料に対して十分な耐性を有し、低温特性（耐寒性）に優れていることから、ニトリル系ゴム（ＮＢＲ、Ｈ−ＮＢＲ）が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１４４６７０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記のような構成の燃料供給システムにおいて、レギュレータに設けられたバルブの弁体やダイヤフラムを構成するゴム（ニトリル系ゴム）が経時的に膨潤劣化（体積増加・硬度低下）するという問題がある。
そして、この状態で、バルブの開閉動作（弁座との接触・隔離）、ダイヤフラムの変形動作を継続すると、亀裂が発生して、燃料漏れを生じることがある。
【０００８】
上記のような問題に対し、本発明者らは、ニトリル系ゴムに代えてフッ素ゴム（二元系および三元系のフッ素ゴム）によりバルブの弁体およびダイヤフラムを製造したところ、フッ素ゴムからなるゴム製品は、経時的な膨潤劣化が発生しにくいことが確認された。
【０００９】
しかしながら、フッ素ゴムは、ニトリル系ゴムと比較して低温特性（耐寒性）に劣り、低温環境下で使用すると、ゴム弾性を示さなくなり、バルブの弁体やダイヤフラムとして有効に動作しなくなるという問題が新に発生した。
【００１０】
本発明は、以上のような事情に基いてなされたものである。
本発明の目的は、ガス燃料を内燃機関に供給する燃料供給システムに設けられるゴム製品であって、ニトリル系ゴムに準じた低温特性を有し、経時的な膨潤劣化が発生しにくいゴム製品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明者が鋭意検討を重ねた結果、ゴム製品を構成するニトリル系ゴムを膨潤劣化させる原因物質が、燃料系の他のゴムまたは樹脂製品（例えば、燃料タンクからレギュレータに至る燃料通路を構成するゴムホース、Ｏリングなどのシール材）からＬＰＧ燃料（溶剤）で抽出され、燃料とともにレギュレータに流入する、ＤＯＰ（フタル酸ジオクチル）やＤＢＰ（フタル酸ジブチル）などの可塑剤であること、ＶＤＦと、ＨＦＰと、ＰＡＶＥと、ＴＦＥとによる四元系フッ素ゴムは、可塑剤に対する耐蝕性と、良好な低温特性（耐寒性）とを兼ね備えたものであることを見出し、かかる知見に基いて本発明を完成するに至った。
【００１２】
すなわち、本発明のゴム製品は、ガス燃料を内燃機関に供給する燃料供給システムに設けられるゴム製品であって、ＶＤＦと、ＨＦＰと、ＰＡＶＥと、ＴＦＥとを共重合して得られる四元系のフッ素ゴム（以下「特定の四元系フッ素ゴム」ともいう。）から構成されることを特徴とする。
【００１３】
本発明のゴム製品においては、下記の形態が好ましい。
（１）１００℃のＤＯＰに７０時間浸漬したときの体積変化率が１０％以内、硬度（ショアＡ）変化が±１０以内であり、かつ、
１００℃のＤＢＰに７０時間浸漬したときの体積変化率が８０％以内、硬度（ショアＡ）変化が±３０以内である特定のフッ素ゴムから構成されること。
（２）ショアＡ硬度が６０〜８０である特定のフッ素ゴムから構成されること。
（３）前記燃料供給システムにおいて、バルブの弁体のように、可動に設けられていること。
（４）前記燃料供給システムにおいて、ダイヤフラムのように、可変に設けられていること。
（５）前記燃料供給システムを構成するレギュレータに装着されるバルブの弁体であること。
（６）前記燃料供給システムを構成するレギュレータに装着されるダイヤフラムであること。
（７）前記ガス燃料がＬＰＧまたはＣＮＧであること。
【００１４】
本発明のレギュレータは、燃料供給システムを構成するレギュレータであって、
本発明のゴム製品である弁体を備えたバルブと、本発明のゴム製品であるダイヤフラムとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のゴム製品を構成するフッ素ゴムは、可塑剤に対する良好な耐蝕性を有するとともに、ニトリル系ゴムに準じた良好な低温特性（耐寒性）を有する。すなわち、ＶＤＦとＨＦＰとＰＡＶＥとＴＦＥとを共重合して得られる四元系フッ素ゴムは、可塑剤に対する耐蝕性と、低温特性とをバランスよく兼ね備えている。
この結果、本発明のゴム製品は、可塑剤による経時的な膨潤劣化が発生しにくく、燃料供給システムを構成する装置（例えば、レギュレータ）の長寿命化を図ることができるとともに、低温環境下においても、製品に要求される動作を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】燃料供給システムの一例を示す説明図である。
【図２】本発明のゴム製品として、ダイヤフラムおよびバルブの弁体を備えたレギュレータの概略構造を示す説明図である。
【図３】図２の部分拡大図（Ａ部詳細図）である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明のゴム製品は、ガス燃料を内燃機関に供給するための燃料供給システムに設けられる。ここに「ゴム製品」には、ゴムのみからなるもののほか、ゴムと金属との複合部材が包含される。
【００１８】
図２および図３において、１０はケーシングボディー、１１は高圧室（予熱室）、１２は低圧室（減圧室）、１３は燃料供給管路、１４は燃料送出管路、１５は、高圧室１１と低圧室１２との連通孔、２１はダイヤフラム（本発明のゴム製品）、２２はバネ、２３はバルブレバー、２４はバルブ、２４１は弁体（本発明のゴム製品）、２４２は弁座である。
【００１９】
図２に示すレギュレータは、燃料タンクから送出されたＬＰＧなどのガス燃料を減圧・調圧することにより気化する装置である。
燃料供給管路１３から高圧室１１に供給されたガス燃料（液体）は、バルブ２４により開閉される連通孔１５を通って低圧室１２内で所定の正圧に減圧されて保有され、燃料送出管路１４を通ってインジェクタに送出されて内燃機関の吸気管路内に噴射されるようになっている。
【００２０】
バルブ２４は、弁体２４１および弁座２４２からなる。
図３に示すように、本発明のゴム製品である弁体２４１は、金属部分（円盤状の基材）２４１ａと、特定の四元系フッ素ゴムからなるゴム部分２４１ｂとにより構成され、ダイヤフラム２１に係合したバルブレバー２３の端部に保持されている。
低圧室１２の圧力とバネ２２のバネ荷重とによるダイヤフラム２１の変化に応じて、弁体２４１が弁座２４２と接触／離間することにより、連通孔１５を開閉するようになっている。
【００２１】
本発明のゴム製品であるダイヤフラム２１は、低圧室１２内の圧力を制御（調圧）する。ダイヤフラム２１は、特定の四元系フッ素ゴムからなるゴム層が基布の両面に積層形成されてなる。ここに、基布は複数枚あってもよく、この場合において、基布と基布との間には、特定の四元系フッ素ゴムからなるゴム層（中間層）が存在する。
【００２２】
弁体２４１およびダイヤフラム２１を構成する特定の四元系フッ素ゴムは、ＶＤＦ（フッ化ビニリデン）と、ＨＦＰ（ヘキサフルオロプロペン）と、ＰＡＶＥ（ペルフルオロアルキルビニルエーテル）と、ＴＦＥ（テトラフルオロエチレン）とを共重合して得られる。
【００２３】
ここに、特定の四元系フッ素ゴムを構成する好適な単量体組成としては、ＶＤＦ４８〜６５質量％、ＨＦＰ１８〜３６質量％、ＰＡＶＥ３〜９質量％、ＴＦＥ１〜１７質量％とされる。
特に、ＰＡＶＥを３〜９質量％、より好ましくは４〜８質量％の割合で含有する特定の四元系フッ素ゴムは、燃料供給システム用のゴム製品に要求される低温特性（耐寒性）を十分に発揮することができる。
【００２４】
ここに、ＰＡＶＥとしては、ペルフルオロメチルビニルエーテル（ＰＭＶＥ）、ペルフルオロエチルビニルエーテル（ＰＥＶＥ）、ペルフルオロプロピルビニルエーテル（ＰＰＶＥ）が好ましく、ＰＭＶＥが特に好ましい。
【００２５】
特定の四元系フッ素ゴムの架橋剤としては、ポリオール系の化合物を挙げることができ、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＡＦなどの芳香族ポリオールを好適に用いることができる。また、従来公知の加硫部促進剤を併用することが好ましい。
【００２６】
本発明のゴム製品を構成する特定の四元系フッ素ゴムは、可塑剤に対する耐蝕性に優れている。
具体的には、１００℃のＤＯＰ（フタル酸ジオクチル）に７０時間浸漬したときの体積変化率が１０％以内、硬度（ショアＡ）変化が±１０以内であり、かつ、１００℃のＤＢＰ（フタル酸ジブチル）に７０時間浸漬したときの体積変化率が８０％以内、硬度（ショアＡ）変化が±３０以内である。
このような優れた耐蝕性（耐可塑剤性）は、ニトリル系ゴムによって達成することはできない。
【００２７】
ここに、ＤＯＰおよびＤＢＰは、他のゴム製品（燃料供給システムに設けられている、本発明のゴム製品以外のゴム製品）を構成するゴムに含有される可塑剤であり、これらの可塑剤（ＤＯＰおよびＤＢＰ）は、レギュレータのタール溜まりからも検出されており、ニトリル系ゴムに強い浸食性を示すことも、本発明者らによって確認されている。
【００２８】
特定の四元系フッ素ゴムの硬度（ショアＡ）硬度は６０〜８０であることが好ましく、バルブの弁体などに使用する場合には７０〜８０、ダイヤフラムに使用する場合には６０〜７０であることが好ましい。
【００２９】
特定の四元系フッ素ゴムの市販品としては「テクノフロン（登録商標）Ｌ６３６」（ソルベイ  ソレクシス（株）製）を挙げることができる。
また、架橋剤および架橋促進剤（マスターバッチ）として、同社製の「テクノフロン  ＦＯＲ  Ｍ１」および「テクノフロン  ＦＯＲ  Ｍ２」を好適に用いることができる。
【００３０】
本実施形態のレギュレータによれば、可動部材である弁体２４１（ゴム部分２４１ｂ）が特定の四元系フッ素ゴムで構成されていることにより、低温環境下においても閉弁時のシール性が確保されるとともに、他のゴム製品に含有されていた可塑剤による膨潤劣化が防止されて、燃料漏れなどの問題が生じることはない。
【００３１】
また、可変部材であるダイヤフラム２１が、特定の四元系フッ素ゴムで構成されていることにより、低温環境下においても確実に変形して調圧操作を行うことができるとともに、他のゴム製品に含有されていた可塑剤による膨潤劣化が防止されて、燃料漏れなどの問題が生じることはない。
【実施例】
【００３２】
＜実施例１＞
（１）耐可塑剤性および低温特性の評価：
下記の配合処方に従って、特定の四元系フッ素ゴムを含有するゴム組成物を調製し、これを、１７０℃のプレスで１０分間の一次加硫、さらに２３０℃のプレスで１６時間の二次加硫を行うことにより試験片（ショアＡ硬度＝８０）を作製し、得られた試験片について、ＪＩＳ  Ｋ６２５８に準じて浸漬試験（１００℃×７０時間、体積変化ΔＶおよび硬度（ショアＡ）変化ΔＨｓを測定）を行うことにより可塑剤に対する耐蝕性（耐可塑剤性）を評価し、ＪＩＳ  Ｋ６２６１に準じてＴＲ試験を行うことにより低温特性（耐寒性）を評価した。結果を下記表１に示す。
【００３３】
・特定の四元系フッ素ゴム（※１）…  １００  質量部
・Ｍ１（※２）                  …      ４  質量部
・Ｍ２（※３）                  …    １．５質量部
・酸化マグネシウム              …      ３  質量部
・水酸化カルシウム              …      ６  質量部
・ＭＴカーボンブラック          …    ３０  質量部
【００３４】
※１：ＶＤＦ−ＨＦＰ−ＰＭＶＥ−ＴＦＥ四元系フッ素ゴム「テクノフロン（登録商標）Ｌ６３６」（ソルベイ  ソレクシス（株）製）
※２：架橋剤「テクノフロン（登録商標）ＦＯＲ  Ｍ１」（ソルベイ  ソレクシス（株）製，エラストマー５０％／ビスフェノールＡＦ５０％）
※３：架橋促進剤「テクノフロン（登録商標）ＦＯＲ  Ｍ２」（ソルベイ  ソレクシス（株）製，エラストマー７０％／ジフェニルベンジル，Ｎ−ジエチルホスホニウムクロリド３０％）
【００３５】
（２）耐久性促進試験：
〔試料の作製〕
上記の配合処方による配合物をオープンロールにて混練することにより架橋可能なゴム組成物を調製した。
その後、真鍮よりなる円盤状の基材（図３の２４１ａ）を準備し、当該基材の表面を、酸化アルミナ（番手：８０番）を用いてショットブラスト処理し、次いでエチルアルコールを用いて脱脂処理することにより粗面化した。
上記処理後の基材全面に加硫接着剤（ローム・アンド・ハース社製「ＴＨＩＸＯＮ（登録商標）３００／３１１」）を塗布し、１２０℃で３０分間乾燥させた後、この加硫接着剤を塗布した基材に上記ゴム組成物を１７０℃で１０分間の条件で射出成形により加硫接着させた。次いで、２３０℃で１６時間の加硫処理を行い、図３の２４１に示した構成の弁体を得た。
【００３６】
〔耐久性促進試験〕
上記弁体を１００℃のＤＯＰ中に７０時間浸漬した。次に、図２に示す構造のレギュレータを構成する弁体２４１として、上記浸漬後の弁体を取り付けた。
次いで、上記レギュレータにエアーを送り込み、レギュレータ入口側の圧力を０．８９ＭＰａから１．０８ＭＰａに昇圧させた後０．８９ＭＰａに減圧させるというサイクルを繰り返し、弁体２４１のゴム表面が破損するまでのバルブ２４の開閉回数を測定した。
その結果、１００万回開閉後もゴム表面に亀裂等は確認されなかった。
【００３７】
＜実施例２＞
ＭＴカーボンブラックの配合量を１５質量部に変更したこと以外は実施例１（１）と同様にして、特定の四元系フッ素ゴムを含有するゴム組成物を調製し、これを１７０℃のプレスで１０分間の一次加硫、さらに２３０℃のプレスで１６時間の二次加硫を行うことにより試験片（ショアＡ硬度＝６０）を作製し、得られた試験片について、実施例１と同様にして低温特性を評価した。結果を下記表１に示す。
【００３８】
＜比較例１＞
下記の配合処方に従って、二元系フッ素ゴムを含有するゴム組成物を調製し、これを、１７０℃のプレスで１０分間の一次加硫、さらに２３０℃のプレスで１６時間の二次加硫を行うことにより試験片（ショアＡ硬度＝８０）を作製し、得られた試験片について、実施例１と同様にして耐可塑剤性および低温特性を評価した。結果を下記表１に示す。
【００３９】
・ＶＤＦ−ＨＦＰ二元系フッ素ゴム（※４）…  １００  質量部
・酸化マグネシウム              …      ３  質量部
・水酸化カルシウム              …      ６  質量部
・ＭＴカーボンブラック          …    ４０  質量部
【００４０】
※４：「バイトン（登録商標）Ｅ６０Ｃ」（デュポン社製）
【００４１】
＜比較例２＞
下記の配合処方に従って、三元系フッ素ゴムを含有するゴム組成物を調製し、これを、１７０℃のプレスで１０分間の一次加硫、さらに２３０℃のプレスで１６時間の二次加硫を行うことにより試験片（ショアＡ硬度＝８０）を作製し、得られた試験片について、実施例１と同様にして耐可塑剤性および低温特性を評価した。結果を下記表１に示す。
【００４２】
・ＶＤＦ−ＨＦＰ−ＴＦＥ三元系フッ素ゴム（※５）…  １００  質量部
・酸化マグネシウム              …      ３  質量部
・水酸化カルシウム              …      ６  質量部
・ＭＴカーボンブラック          …    ３０  質量部
【００４３】
※５：「ＤＡＩ−ＥＬ  Ｇ６２１」（ダイキン工業（株）製）
【００４４】
＜比較例３＞
（１）耐可塑剤性および低温特性の評価：
下記の配合処方に従って、Ｈ−ＮＢＲを含有するゴム組成物を調製し、これを、１７０℃のプレスで１０分間の一次加硫、さらに１５０℃のプレスで２時間の二次加硫を行うことにより試験片（ショアＡ硬度＝８０）を作製し、得られた試験片について、実施例１と同様にして耐可塑剤性および低温特性を評価した。結果を下記表１に示す。
【００４５】
・Ｈ−ＮＢＲ（※６）                    …  １００  質量部
・架橋剤（※７）                        …      ７  質量部
・可塑剤                                …    １０  質量部
・カーボンブラック                      …    ７０  質量部
【００４６】
※６：「ゼットポール（登録商標）３３１０」（日本ゼオン（株）製）
※７：「パーヘキサ（登録商標）２５Ｂ−４０」（日油（株）製）
【００４７】
（２）耐久性促進試験：
Ｈ−ＮＢＲを含有するゴム組成物を使用して弁体を作製したこと以外は実施例１（２）と同様にして、バルブの弁体の耐久性促進試験を行った。                              その結果、開閉回数が５５万回の時点で弁体ゴム表面に亀裂が発生し、著しいゴム劣化が認められた。
【００４８】
【表１】
2010203306.tif 000003
【符号の説明】
【００４９】
１０  ケーシングボディー
１１  高圧室
１２  低圧室
１３  燃料供給管路
１４  燃料送出管路
１５  連通孔
２１  ダイヤフラム
２２  バネ
２３  バルブレバー
２４  バルブ
２４１  弁体
２４２  弁座
【図１】
2010203306.tif 000004
【図２】
2010203306.tif 000005
【図３】
2010203306.tif 000006