(57)【要約】本発明はプラスチック製タンク及びその製造方法に関し、燃料バリアー層を含む多層構造の軟質フィルム（９）がタンク壁から突出している付属品を覆い、フィルムの外周部がタンク壁に溶接されているものである。
2005506239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともその一部がタンクの外側に位置する少なくとも１種の付属品が設けられ、前記付属品が前記タンク／付属品アセンブリの不透過性を向上させる保護装置で覆われているプラスチック製燃料タンクであり、前記保護装置が、少なくとも１層の燃料バリアー層を含む多層構造の軟質フィルムであり、前記フィルムが、その外周全体にわたって前記タンクの外面に溶接され前記タンクに固定されていることを特徴とする燃料タンク。
【請求項２】
前記溶接がレーザー又は赤外線溶接によることを特徴とする請求項１に記載のタンク。
【請求項３】
前記フィルムのバリアー機能を持たない少なくとも１層が、前記フィルムの外周に沿って前記溶接領域の幅と少なくとも同等な距離にわたり薄くされていることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載のタンク。
【請求項４】
前記フィルム中の前記タンクの壁に直接接触する層が、レーザー又は赤外線を通さない組成物を含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のタンク。
【請求項５】
前記フィルムが、ポリオレフィンを含有する層を少なくとも１層有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のタンク。
【請求項６】
前記付属品が前記タンクの外の雰囲気に直接接触しないように前記フィルムが前記付属品を完全に覆うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のタンク。
【請求項７】
前記付属品が前記タンクの外の雰囲気に対して開いた状態である管を含み、前記フィルムは、前記管のみを外の雰囲気に突き出させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のタンク。
【請求項８】
タンク壁に設けられた少なくとも１つの開口部を通り前記タンクの内側空間につながる少なくとも１種の付属品を備え、前記付属品及び／又は前記開口部が不透過性の保護装置で覆われているプラスチック製燃料タンクの製造方法であって、少なくとも１層の燃料バリアー層を含む多層構造の薄いフィルムを前記付属品の上に設置し、前記フィルムの外周領域にレーザー又は赤外線走査を施し前記フィルムをその外周部全体にわたって前記タンクに溶接する方法。
【請求項９】
前記フィルムをレーザー又は赤外線照射で前記タンクに溶接する前に、前記燃料タンクとは別個に、前記フィルムを裁断して熱成形により予備成形しておくことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記フィルムの溶接を行う前に、熱風を流して前記フィルムを前記付属品とその近傍の前記タンク壁に押しあてておくことを特徴とする請求項８又は９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体や液体を通さないプラスチック製燃料タンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用の、特に自動車両を装備する自動車産業で用いられるプラスチック製燃料タンクには、一般に、給気バルブ及び排気バルブ、サイホン、様々なセンサーやその接続部品、ゲージ及びポンピングモジュールなどのタンクに関連する１種以上の付属品が付随している。
さらに、燃料タンクは、より一層厳しくなる密封性や透過性についての基準を満たさなければならない。許容排出量の規制値が非常に低くなったので、タンク／付属品システムからの全損失における、付属品とタンクの境界面からの漏れや透過性による損失の相対的な割合が高くなってきた。
【０００３】
特許出願 Ｗ／Ｏ ０１／２１４２８号からは、多層構造プラスチック製タンク内に付属品を導入したり取り付けるためにタンクに設けられる開口部を封止するために、タンクの多層構造体と親和性のある多層構造体で形成されたシートをタンクの外側の壁に溶接して用いていることがわかる。
しかしながら、使用しているシートの剛性がタンク壁の剛性に近似していることが上記の文献には開示されている。これは、付属品の突出部分の嵩が大きすぎる場合、あるいは付属品の突出表面が不規則である場合は、上記のシートを容易に使用することができないことになる。
さらに、多層構造シートを構成するプラスチック層の厚みを局所的に薄くするためにシートの末端近傍に張出しを作ることも可能であるが、シートがタンクに溶接された箇所での燃料排出損失のレベルは依然として非常に高いままであることが多く、最新の環境基準によって課されている非常に低い規制値を超えてしまうことさえある。
【発明の開示】
【０００４】
本発明の目的は、付属品と外界との境界面、とりわけ、付属品がタンク壁を貫通している場合には付属品とタンクとの境界面での燃料の損失をよりいっそう抑えたプラスチック製タンクを提供することである。
本発明のもう１つの利点は、付属品をタンクに固定するためのシステムを、タンク／付属品アセンブリに課される不浸透性に関する高い要求基準とは無関係なものにすることができるという点である。
【０００５】
上記の目的のため、本発明は、少なくともその一部がタンクの外側に位置する少なくとも１種の付属品が設けられたプラスチック製燃料タンクであって、前記付属品が、タンク／付属品アセンブリの不透過性を向上させる保護装置で覆われ、該保護装置が、少なくとも１層の燃料バリアー層を含む多層構造の軟質フィルムであり、該フィルムの外周全体をタンクの外側表面に溶接することによってフィルムがタンクに固定されている燃料タンクに関する。
【０００６】
「燃料タンク」という用語は、多様な温度と圧力条件下で液体燃料及び／又は気体燃料を貯蔵することができるすべてのタイプのタンクを意味すると解釈される。より具体的には、自動車両に装着されるタイプのタンクを意図している。「自動車両」という用語は、乗用車、オートバイ、トラックを含むと解釈される。
「プラスチック」という用語は、少なくとも１種の合成樹脂ポリマーを含むすべての材料を意味すると解釈される。
すべてのタイプのプラスチックが好適である。熱可塑性樹脂のグループに属するプラスチックが特に適している。
【０００７】
「熱可塑性樹脂」という用語は、熱可塑性エラストマーならびにその配合品をはじめとするすべての熱可塑性ポリマーを意味すると解釈される。「ポリマー」という用語は、ホモポリマーとコポリマー（特に二元または三元コポリマー）の両方を意味すると解釈される。このようなコポリマーの例は何ら限定されないが、ランダム共重合体、線状ブロック共重合体、その他のブロック共重合体、及びグラフト共重合体が挙げられる。
融点が分解点よりも低い、あらゆる種類の熱可塑性ポリマー又はコポリマーが好適である。少なくとも１０℃より上に融点範囲のひろがりがある合成熱可塑性樹脂が特に適している。このような材料の例として、その分子量に多分散性を示すポリマーが挙げられる。
【０００８】
特に、ポリオレフィン類、ポリハロゲン化ビニル類、熱可塑性ポリエステル類、ポリケトン類、ポリアミド類およびこれらのコポリマー類を使用することができる。ポリマー又はコポリマーの配合物も使用でき、同様に、例えば炭素、塩類及び他の無機誘導体など、これらに限定されないが、無機、有機及び／又は天然の充填剤との高分子材料配合品、ならびに天然繊維又はポリマー繊維との高分子材料配合品も使用できる。また、上記のポリマー又はコポリマーのうちの少なくとも１種を含む、複数の層を重ねて一緒に固定してなる多層構造体も使用することができる。
ポリオレフィン類は良好な結果を出した。ポリオレフィンの中でも高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）が好ましい。
【０００９】
本発明は、少なくともその一部がタンクの外側に位置する少なくとも１種の付属品が備えられたタンクに適用される。「付属品」という用語は、一般に、液体又は気体が通り抜ける部材、あるいは液体又は気体と接している部材であって、これとは別の２つの部材間を液体及び／又は気体を輸送する機能をはじめとした、タンクがその一部を構成している燃料装置に特有のそれぞれの機能を果たす部材を意味すると解釈される。
【００１０】
このような付属品の例は特に限定されるものではなく、以下のものが挙げられる。
・化学的又は物理的組成物を収納する容器で、特に蒸気吸着用キャニスター。
・液体又はガス計量計
・液体又はガス計量計を終点とする電気接続部品
・液体又はガスポンプ
・ある特定の条件下でタンクの封止を調整するための安全弁
・液体を収容するための排水可能な容器
・液体又はガスポンプのモーターに電力供給するための電気接続部品
・特にエンジン用の供給装置を終点とする液体用パイプ
・液体／蒸気分離装置
【００１１】
少なくとも２種の付属品をいずれに組み合わせたものでも用いることができ、任意で同じ付属品が数種類存在していてもよい。
本発明によると、付属品の少なくとも一部がタンクの外に位置している。付属品は完全にタンクの外側に位置してもよい。タンク壁に取り付けられ、燃料の存在にかかわる特定の機能を実行するモジュールが一例として挙げられる。また、付属品の一部のみがタンクの外側に位置するものでもよい。この場合、付属品はタンク壁を貫通し、気体及び液体に対する相対的封止状態が確保されたタンク壁との境界面ができる。
本発明によると、付属品は、タンク／付属品アセンブリの不透過性を向上させる保護装置によって覆われている。換言すれば、保護装置が存在することによって、付属品表面での燃料の損失、及び／又は付属品がタンク壁を貫通している場合であれば、付属品とタンクとの境界面での燃料の損失が、著しく低減される。
【００１２】
本発明によると、上記の装置は多層構造の軟質フィルムであって、少なくとも１種の熱可塑性樹脂を含む層を何層か重ねてできた積層構造で、この積層体の層の厚みや性質は、できあがったフィルムの可撓性がタンク壁の可撓性よりも実質的に大きくなるようにしている。軟質フィルムは、簡単な手作業で容易に変形させることができるのが好ましい。
軟質フィルムは様々なタイプの表面を有する。例えば、ほぼ円形又は楕円形の曲線で定義される形状の凸面を形成してもよいし、一方、四角形又は多角形といった形状の鋭い角度を有する形状の凸面を形成してもよい。また、軟質フィルムの表面は、フィルム表面より内側には少なくとも１つの凸面を含んでいる非凸面でもよい。凸部のないフィルム表面の中に存在する凸面は、それぞれにおいて、非凸面に囲まれてできた空隙のための空間を残しておくために多層構造体が中断している。
【００１３】
本発明によると、軟質フィルムは少なくとも一層の燃料バリアー層を含む。「燃料バリアー層」という用語は、気体燃料及び液体燃料を通さない層を意味すると解釈される。バリアー層は通常バリアー樹脂を含有する。公知のバリアー樹脂が、タンク及び／又は付属品に接触することになる液体燃料、とりわけ炭化水素化合物に対して効果的であるならば、また、そのバリアー樹脂が軟質フィルム多層構造体を作製するのに用いる技法と適合するものであれば、いずれのバリアー樹脂をバリアー層に存在させてもよい。
使用可能な樹脂のなかから、限定するわけではないが、ポリアミド又はコポリアミド及びエチレン／ビニルアルコールランダムコポリマーについて挙げることができる。様々なバリアー樹脂の配合物も使用可能である。エチレン／ビニルアルコールランダムコポリマーからなるバリアー樹脂を含むバリアー層を用いることで、非常に良い結果が得られた。
【００１４】
軟質フィルムは、薄く可撓性のある多層構造体を作製することができるのであれば、いずれの公知技術によってでも得ることができよう。用いることができる技術の１つは、シート押出ダイから多層フィルムを押出す方法である。別の可能な技術としては、多層シートの圧縮成形が挙げられる。
【００１５】
本発明によるタンクの付属品を覆う軟質フィルムは、溶接によってタンクに固定される。軟質フィルムは、例えば、付属品を格納するポケット状に形成してもよく、これをタンクに溶接する。
本発明のタンクの場合、軟質フィルムはフィルムの全外周部にわたって局所的にタンクの外面に溶接される。
軟質フィルムの溶接は様々な方法で行うことができる。後から組み立てられることになるプラスチック類に適合する溶接方法であればすべて適している。レーザー又は赤外線溶接が好ましい。この場合、他の溶接方法に比べて、より広い外周領域でフィルムを溶接できるので有利となろう。レーザー溶接では、例えば１０〜２０ｍｍの幅が可能である。
【００１６】
本発明のタンクの推奨される実施形態において、軟質フィルムを構成するバリアー機能を持たない少なくとも１層に対して、溶接領域の幅と少なくとも同等な距離にわたる部分をフィルムの外周に沿って薄くする。この実施形態においては、少なくともタンク壁上の溶接された領域においては燃料の浸透通路の断面が小さくなるように、軟質フィルムの外周に沿ってバリアー機能を持たない層の厚みを減じる。タンクとバリアー層との間に位置するバリアー機能を有さない１層または複数の層を薄くすることが特に好ましい。
【００１７】
上記の実施形態と両立する別の実施形態によると、タンク壁と直接接触する軟質フィルムを構成する層に、レーザー又は赤外線を通さない組成物を含有させる。この実施形態は、レーザー又は赤外線での軟質フィルムの溶接によって品質が向上したタンクを提供することができ有利である。「レーザー又は赤外線を通さない組成物」という表現は、レーザー又は赤外線照射エネルギーを実質的な比率で吸収及び／又は反射する組成物を意味すると解釈される。かかる組成物で良好な結果が得られた例として、カーボンブラック充填剤が挙げられる。この組成物は、タンク壁と直接的に接触する層の高分子材料全体にわたって均一に分散されるので有利である。
【００１８】
本発明のタンクのさらに別の実施形態として、これも上記の１つ以上の実施形態と両立しうるものであるが、軟質フィルムにポリオレフィンを含有する層が少なくとも１層含まれるという実施形態である。ポリオレフィンとして、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）が好ましい。ポリエチレン含有層がレーザー又は赤外線を通さない組成物も含んでいることがとりわけ好ましい。カーボンブラックを含むＨＤＰＥ層は卓越した結果をもたらした。
【００１９】
付属品がタンクの外の雰囲気と直接接触しないように付属品を完全に軟質フィルムで覆ってもよい。
あるいは、付属品として含まれている管が、タンクの外の雰囲気に対して開いた状態になるよう軟質フィルムを設置することもできるし、また、管のみを外に突出させるようにフィルムを設置することもできる。このような場合、管のフィルムとの出口境界面でフィルムを管に確実に固定する手段が具体化される。様々な固定手段が可能であるが、フィルムの下側に位置する管の端部とタンク又はその付属品との境界面における封止密着状態よりもすぐれた封止密着状態を提供できることが前提である。良好な結果を得られた固定手段としては、スナップ止めシステムや、管に設けたネジと管にネジ止めされたリングとからなるシステムで、管上のリングとネジ山で挟んでネジ山にフィルムをトラップするシステムが挙げられる。
【００２０】
また、本発明は、タンク壁に設けられた少なくとも１つの開口部を通ってタンクの中の空間につながっている少なくとも１種の付属品を備え、前記付属品及び／又は前記開口部が不透過性の保護装置で覆われているプラスチック製燃料タンクの製造方法に関するもので、少なくとも１層の燃料バリアー層を含む多層構造の薄いフィルムを付属品の上に設置したのち、前記フィルムの外周領域をレーザー又は赤外線で走査することによってフィルムをフィルム外周部全体にわたってタンクに溶接する方法に関する。
この方法において、共通の用語については前述のタンクの説明で挙げたものと同じ意味を有する。
【００２１】
本発明の製造方法を実施する方法の１つとして、レーザー又は赤外線でフィルムをタンクに溶接する前に、燃料タンクとは別個に、フィルムを裁断し、熱成形によって予備成形しておく。
熱成形による軟質フィルムの予備成形は、フィルムの可撓性が残存しているために機械力を実質的に使わなくてもある程度変更が可能な間に、保護しなければならない付属品の外郭形状に近い形状に軟質フィルムをしておくものである。軟質フィルムの予備成形は塑性変形によって行うことが好ましい。
【００２２】
本発明の製造方法を実施する別の方法によると、これも上記の実施形態と両立するものであるが、溶接を行う前に、熱風を流してフィルムを付属品とその付属品の近傍のタンク壁に押しあてておく。
熱風は、付属品の幅に近い直径を有する管を用いて、管をその付属品の方に向けて送り込むと有利である。
【００２３】
以下の図面は本発明を説明する意図を有するものであり、発明の範囲を制限するためのものではない。
図１は、ポリアセタール製のスカート（２）を有する円形状の排気バルブ（１）を示す。バルブ（１）はサイホン（３）に留められることによって所定の場所に保持され、サイホンのノズルは、多層構造の燃料タンク（４）の内部換気のための管に接続している。ＥＶＯＨバリアー層とＥＶＯＨ層を挟む２層のＨＤＰＥ層とを有する多層構造のシート（５）を、タンク（５）の壁の外面（６）に熱板溶接によって溶接した。シート（５）をタンク（４）及びサイホン（３）に溶接する間、バリアー層等が一緒になっているように、型押しによる突起（７）（８）がシート（５）及びタンク（４）の壁の表面（６）に作られた。３層からなる円形状のフィルム（９）は全体の厚みが０．３ｍｍであり、ＥＶＯＨバリアー層とＥＶＯＨ層を挟む２層のＨＤＰＥ層とを有し、タンク側のＨＤＰＥ層には０．２５重量％のカーボンブラックが充填されている。このフィルムをシート（５）の上に置き、バルブ（１）とサイホン（３）とを囲むタンクの外壁の円形領域（１０）（１１）（幅１６ｍｍ）の上をダイオードレーザー（波長８０９ｎｍ、出力３５ＷのＦＡＰ型ＹＡＧレーザー）のパルスモードで走査して溶接した。
【００２４】
図２には、ＨＤＰＥ燃料タンク（１０３）用のポンプゲージモジュールを取り付けるために使用されるリング−ナット型ストッパーのカバーが示されている。タンク（１０３）に設けた開口部（１０２）の上に基板（１０１）が配置されている。開口部（１０２）の壁となっているエンドフィッティング（１０５）にネジ留めしたリング−ナットシステム（１０４）によって、搭載した基板（１０１）をタンク（１０３）に固定させることができる。フレキシブルシール（１０６）により、第１のレベルの密封状態が得られる。
基板（１０１）を貫通するサイホン（１０７）によって、取り付け具（１０８）を燃料流出路にスナップ止めによって取り付けることができる。
【００２５】
ＥＶＯＨバリアー層とＥＶＯＨ層を挟む２層のＨＤＰＥ層とを有する多層構造からなる厚み０．３ｍｍのフィルム（１０９）によって、エンドフィッティング（１０５）と、リング−ナットシステム（１０４）と基板（１０１）とは一緒にまとめて覆われている。タンクに接するフィルム中のＨＤＰＥ層は、カーボンブラックが０．３重量％充填されたＨＤＰＥ層である。フィルム（１０９）にはサイホン（１０７）の通り道となる開口部が設けられており、図１で説明したフィルムの溶接に用いられているものと同じ型、同じ出力のレーザーでの走査によって溶接される。溶接は、タンク（１０３）の外面で幅１５ｍｍの円形領域上で行った。シール（１１０）は、取り付け具（１０８）の雌部分をスナップ止めする間、サイホン（１０７）周りの密封状態を確保する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】ポリアセタール製のスカート（２）を有する円形状の排気バルブ（１）を表す。
【図２】ＨＤＰＥ燃料タンク用のポンプゲージモジュールを取り付けるために使用されるリング−ナット型ストッパーのカバーを示す。
【国際公開パンフレット】
2005506239.tif 000003
2005506239.tif 000004
2005506239.tif 000005
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2005506239.tif 000010
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2005506239.tif 000012
2005506239.tif 000013
2005506239.tif 000014
2005506239.tif 000015
2005506239.tif 000016
【国際調査報告】
2005506239.tif 000017
2005506239.tif 000018
2005506239.tif 000019
2005506239.tif 000020