JP2002013657A

JP2002013657A - 流量制御弁

Info

Publication number: JP2002013657A
Application number: JP2000197480A
Authority: JP
Inventors: Koichi Inagaki; 幸一稲垣; Tsutomu Onoe; 勉尾上
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-06-30
Filing date: 2000-06-30
Publication date: 2002-01-18

Abstract

(57)【要約】【課題】平面度の高いシート面３ａを有するバルブシ
ート３をセンタハウジング２と共に樹脂一体成形した電
磁弁を提供すること。【解決手段】バルブシート３は、センタハウジング２
と一体に樹脂成形され、第１の弁体に対するシート面３
ａを有する第１の円筒部３Ａを有している。このバルブ
シート３は、第１の円筒部３Ａを成形するためのキャビ
ティに対し、周方向に互いに間隔を開けて配置された複
数のゲートからキャビティの高さ方向に溶融樹脂が注入
されて成形される。この場合、各ゲートから注入された
溶融樹脂がそれぞれキャビティの高さ方向に流れるた
め、ウエルド部と非ウエルド部との熱膨張率及び収縮率
の差が小さくなり、成形時のシート面の歪みが防止さ
れ、所望の平面度を確保できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エア等の流体制御
に使用される流量制御弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、エア等の流体制御に使用される電
磁弁では、軽量化等のために、アルミニウム等の金属製
ハウジングから、他の関連部品とともに一体成形される
樹脂製ハウジングとする構造が主流である。例えば、図
１に示す電磁弁１は、ハウジング２とバルブシート３
（弁体が着座するシート面を有する部分）がガラス繊維
を含有する樹脂で一体成形されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、図８（ａ）
に示す様な円筒形のバルブシート３を樹脂成形する場
合、キャビティに溶融樹脂を注入するゲートの数が１箇
所であると、ゲートから注入された溶融樹脂が円筒形の
キャビティを左右両側へ分かれて流れ、ゲートと反対側
で合流する。この時、樹脂に含まれるガラス繊維は、概
ね溶融樹脂の流れ方向に沿って配向するため、図８
（ｂ）に示すように、溶融樹脂の合流部（以下ウエルド
部と呼ぶ）ではガラス繊維が上下方向に配向し、非ウエ
ルド部ではガラス繊維が左右方向（キャビティの周方
向）に配向する。

【０００４】このため、ウエルド部では、上下方向の熱
膨張率が小さく、且つ収縮率も小さくなるが、非ウエル
ド部では、上下方向の熱膨張率が大きく、且つ収縮率も
大きくなる。従って、成形直後の常温時には、図８
（ｂ）に示すように、ウエルド部の上部が図示上方へ突
出してしまう。そこで、図８（ｃ）に示すように、ウエ
ルド部の突出部を切削してシート面の平面度を確保しよ
うとすると、高温環境下（例えば１００℃前後）に置か
れた場合、ウエルド部と非ウエルド部との熱膨張率の差
により、今度はウエルド部の上部が窪んでしまう（図８
（ｄ）参照）。

【０００５】上記の結果、ハウジングの樹脂化に伴って
バルブシートをハウジングと一体に樹脂成形すると、シ
ート面の平面度を確保することが極めて困難であり、弁
漏れを発生するという問題があった。本発明は、上記事
情に基づいて成されたもので、その目的は、ハウジング
とバルブシートが樹脂一体成形される流量制御弁におい
て、バルブシートのシート面を所望の平面度に成形でき
ることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】（請求項１の手段）本発
明の流量制御弁に使用されるバルブシートは、円筒部を
成形するためのキャビティに対し、周方向に互いに間隔
を開けて配置された複数のゲートからキャビティの高さ
方向に溶融樹脂が注入されて成形されていることを特徴
とする。この場合、各ゲートから注入された溶融樹脂が
それぞれキャビティの高さ方向に流れる。これにより、
円筒部の高さ方向において、ウエルド部と非ウエルド部
との熱膨張率及び収縮率の差を小さくできるため、成形
時にバルブシートのシート面に発生する歪みを小さくで
きる。その結果、使用環境温度に影響され難く、所望の
平面度を確保できるので、弁漏れを低減できる。

【０００７】（請求項２の手段）本発明の流量制御弁に
使用されるバルブシートは、円筒部を成形するためのキ
ャビティに対し、その円筒略中央部に配置されたゲート
からキャビティ内に溶融樹脂が注入されて成形されてい
ることを特徴とする。この場合、ゲートからキャビティ
内に注入された溶融樹脂が、ゲートを中心として放射状
に拡がりながらキャビティ内を流れるため、バルブシー
トのシート面をウエルドレスに成形することができる。
その結果、円筒部の全周で高さ方向の熱膨張率及び収縮
率の差が殆ど無くなるため、シート面を歪みの無い所望
の平面度に成形することが可能である。

【０００８】（請求項３の手段）本発明の流量制御弁に
使用されるバルブシートは、円筒部に肉厚の薄い薄肉部
が全周に連続して設けられ、この円筒部を成形するため
のキャビティに対し、その高さ方向で薄肉部に対応する
部位よりシート面と反対側に配置されたゲートからキャ
ビティ内に溶融樹脂が注入されて成形されていることを
特徴とする。この場合、ゲートから注入された溶融樹脂
がキャビティ内を流れる際に、円筒部の薄肉部に相当す
る部位が絞り部となる。このため、ゲートから注入され
た溶融樹脂は、先ず絞り部より上流側のキャビティ内に
充填され、その後、絞り部を通って絞り部より下流側へ
流れ込む。この時、絞り部を通って絞り部より下流側へ
流れ込む溶融樹脂は、キャビティの全周で一様に絞り部
を通過するため、バルブシートのシート面をウエルドレ
スに成形することができる。その結果、円筒部の全周で
高さ方向の熱膨張率及び収縮率の差が殆ど無くなるた
め、シート面を歪みの無い所望の平面度に成形すること
が可能である。

【０００９】（請求項４の手段）請求項１〜３に記載し
た流量制御弁において、前記溶融樹脂は、ガラス繊維を
含有することを特徴とする。

【００１０】（請求項５の手段）請求項１〜３に記載し
た流量制御弁において、前記溶融樹脂は、カーボン繊維
を含有することを特徴とする。

【００１１】（請求項６の手段）請求項１〜５に記載し
た何れかの流量制御弁は、車両に搭載される燃料タンク
の内圧を制御する内圧制御システムに用いられる電磁弁
であり、スプリングを介して弁体を駆動する電磁式アク
チュエータを具備している。この内圧制御システムに使
用される電磁弁では、例えば弁体がスプリングに付勢さ
れてバルブシートのシート面に着座している時（流体通
路を閉じている時）に、弁体側の背圧が負圧になると、
スプリングの付勢力に抗して弁体がシート面から離れて
流体通路を開くように作動することがある。この場合、
負圧によって弁体が開くためには、スプリングの初期荷
重を小さくする必要があり、閉弁時に弁体をシート面に
押し付ける力が弱くなるため、シート面の高い平面度が
要求される。これに対し、請求項１〜５に記載した何れ
かの流量制御弁であれば、従来の樹脂製バルブシートと
比較してシート面の平面度を高く成形できるので、上記
の電磁弁にも適用できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、本発明の流量制御弁の実施
例を図面に基づいて説明する。図１は電磁弁の断面図で
ある。本実施例の流量制御弁は、車両に搭載される燃料
タンク（図示しない）の内圧を制御する内圧制御システ
ムに使用される電磁弁（以下電磁弁１と呼ぶ）である。
先ず、電磁弁１の構造について説明する。電磁弁１は、
図１に示すように、センタハウジング２（本発明のハウ
ジング）、バルブシート３、第１の弁体４、第２の弁体
５、電磁式アクチュエータ６、カバー７等より構成され
ている。

【００１３】センタハウジング２は、樹脂成形品で、燃
料タンクに接続されるタンクポート８と、キャニスタ
（図示しない）に接続されるキャニスタポート９が設け
られている。また、センタハウジング２の内部には、電
磁式アクチュエータ６とカバー７が組付けられた状態
で、燃料タンクの内圧が導入される第１の圧力室１０と
第２の圧力室１１が形成される（但し、第１の圧力室１
０と第２の圧力室１１は連通している）。なお、キャニ
スタは、内部に活性炭等の吸着剤を収容する容器で、燃
料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着剤に吸着させて蓄
えることができる。バルブシート３は、図２に示すよう
に、センタハウジング２と一体に樹脂成形され、第１の
弁体４に対するシート面３ａを有する第１の円筒部３Ａ
と、第２の弁体５に対するシート部３ｂを有する第２の
円筒部３Ｂとが設けられている。第１の円筒部３Ａと第
２の円筒部３Ｂは、それぞれの円筒内部がキャニスタポ
ート９に連通する空気通路１２の一部として構成されて
いる。

【００１４】第１の弁体４は、キャニスタポート９に通
じる空気通路１２を開閉するもので、第１の円筒部３Ａ
の開口面を塞ぐことのできる円板状に設けられ、第１の
円筒部３Ａのシート面３ａに対向してリング状のリップ
部４ａを具備している。この第１の弁体４は、例えばゴ
ム製でダイヤフラム１３と一体に設けられ、第１の円筒
部３Ａに対しスプリング１４で付勢されている。ダイヤ
フラム１３は、自身の外周端が、第１の円筒部３Ａの外
周に設けられた外筒部１５と電磁式アクチュエータ６と
の間に挟持されて、両者間を気密にシールしている。

【００１５】また、第１の弁体４は、金属製（磁性体）
のムービングコア１６に組付けられており、ダイヤフラ
ム１３の変位を伴って、ムービングコア１６と一体に図
示上下移動可能に設けられている。第２の弁体５は、第
２の圧力室１１を介してタンクポート８に通じる空気通
路１２を開閉するもので、第１の弁体４と同様にゴム製
で、ダイヤフラム１７と一体に設けられ、第２の円筒部
３Ｂに対しスプリング１８で付勢されている。ダイヤフ
ラム１７は、自身の外周端が、センタハウジング２とカ
バー７との間に挟持されて、両者間を気密にシールして
いる。

【００１６】電磁式アクチュエータ６は、第１の弁体４
が空気通路１２を開く時に、第１の弁体４を駆動するた
めの駆動力（磁力）を発生するもので、磁力を発生する
ためのコイル６ａを内蔵している。また、電磁式アクチ
ュエータ６のハウジング６ｂには、第１の圧力室１０を
介して燃料タンクの内圧を導入するモニタポート１９が
設けられている。カバー７は、センタハウジング２に組
付けられた状態で、ダイヤフラム１７を介して第２の圧
力室１１と対向する大気室２０を形成し、この大気室２
０がカバー７に設けられた大気ポート２１を通じて大気
に連通している。

【００１７】次に、電磁弁１の作動を簡単に説明する。
燃料タンクの内圧は、蒸発燃料の発生を抑制するため
に、電磁弁１によって一定範囲内の圧力に制御されてい
る。ここで、燃料タンク内の負圧が一定値以上になる
（負圧が大きくなる）と、タンクポート８から第１の圧
力室１０に導入される負圧が増大し、ダイヤフラム１３
に作用する圧力差によって第１の弁体４が図示上方へ押
し上げられて空気通路１２を開放する。これにより、第
１の圧力室１０を介してキャニスタポート９とタンクポ
ート８とが連通するため、キャニスタ内の圧力が燃料タ
ンク内に導入されて、燃料タンク内の負圧が一定範囲内
に維持される。

【００１８】また、燃料タンク内の圧力が上昇して大気
圧を超えると、タンクポート８を介して第２の圧力室１
１に導入されるタンク内圧が増大し、ダイヤフラム１７
に作用する圧力差によって第２の弁体５が図示下方へ押
し下げられて空気通路１２を開放する。これにより、第
２の圧力室１１を介してタンクポート８とキャニスタポ
ート９とが連通するため、燃料タンク内の圧力がキャニ
スタ内に導入されて、燃料タンク内の圧力上昇が抑制さ
れる。

【００１９】次に、センタハウジング２と一体に樹脂成
形されるバルブシート３の成形方法について説明する。（第１の成形方法）バルブシート３は、第１の円筒部３
Ａを成形するためのキャビティ（図示しない）に対し、
周方向に互いに間隔を開けて配置された複数のゲートか
らキャビティの高さ方向に溶融樹脂が注入されて成形さ
れる（図３及び図４参照）。なお、溶融樹脂には、強化
材としてガラス繊維が含まれている。この場合、各ゲー
トから注入された溶融樹脂がそれぞれキャビティの高さ
方向に流れるため、非ウエルド部では、ウエルド部と同
様に、樹脂に含まれるガラス繊維が第１の円筒部３Ａの
高さ方向に沿って配向する（図５（ａ）参照）。

【００２０】これにより、第１の円筒部３Ａの高さ方向
でウエルド部と非ウエルド部との熱膨張率及び収縮率の
差が小さくなるため、成形直後にウエルド部の上部が突
出する量（高さ）を小さくできる。従って、シート面３
ａの平面度を確保するためにウエルド部の突出部を切削
し（図５（ｂ）参照）、その後、高温環境下（例えば１
００℃前後）で使用されても、ウエルド部と非ウエルド
部との熱膨張率の差が小さいため、ウエルド部の凹みを
小さくできる（図５（ｃ）参照）。

【００２１】（第２の成形方法）バルブシート３は、第
１の円筒部３Ａを成形するためのキャビティ（図示しな
い）に対し、その円筒中央部に配置されたゲートからキ
ャビティ内に溶融樹脂（ガラス繊維を含有する）が注入
されて成形される。この場合、ゲートからキャビティ内
に注入された溶融樹脂が、ゲートを中心として放射状に
拡がりながらキャビティ内を流れるため、バルブシート
３のシート面３ａをウエルドレスに成形することができ
る。その結果、円筒部の全周で高さ方向の熱膨張率及び
収縮率の差が殆ど無くなるため、シート面３ａを歪みの
無い所望の平面度に成形することが可能である。なお、
この第２の成形方法では、円筒中央部に配置されたゲー
トから第１の円筒部３Ａへ溶融樹脂が流れるため、図６
（ａ）に示すように、第１の円筒部３Ａの内部に不要な
成形部が生じる。このため、成形後に不要な成形部を切
削する必要がある（図６（ｂ）参照）。

【００２２】（第３の成形方法）バルブシート３は、図
７（ａ）に示すように、第１の円筒部３Ａに肉厚の薄い
薄肉部３０が全周に連続して設けられ、この薄肉部３０
を有する第１の円筒部３Ａを成形するためのキャビティ
（図示しない）に対し、その高さ方向で前記薄肉部３０
に対応する部位よりシート面３ａと反対側に配置された
ゲートからキャビティ内に溶融樹脂（ガラス繊維を含有
する）が注入されて成形される。この場合、ゲートから
注入された溶融樹脂がキャビティ内を流れる際に、第１
の円筒部３Ａの薄肉部３０に相当する部位が絞り部とな
る。

【００２３】このため、ゲートから注入された溶融樹脂
は、先ず絞り部より上流側のキャビティ内に充填され、
その後、絞り部を通って絞り部より下流側へ流れ込む。
この時、絞り部を通って絞り部より下流側へ流れ込む溶
融樹脂は、キャビティの全周で一様に絞り部を通過する
ため、第１の円筒部３Ａのシート面３ａをウエルドレス
に成形することができる。その結果、第１の円筒部３Ａ
の全周で高さ方向の熱膨張率及び収縮率の差が殆ど無く
なるため、シート面３ａを歪みの無い所望の平面度に成
形することが可能である。なお、上記の絞り部を設ける
ために使用する中子２２を取り外すことなく、図７
（ｂ）に示すように、製品に組込んでも良い。

【００２４】（本実施例の効果）本実施例の電磁弁１
は、上述した成形方法によってセンタハウジング２とバ
ルブシート３を樹脂一体成形することにより、第１の円
筒部３Ａのシート面３ａに発生する成形時の歪みを小さ
くできる。その結果、使用環境温度に影響され難く、所
望の平面度を確保することができ、電磁弁１の弁漏れを
低減できる効果がある。特に、本実施例の電磁弁１は、
第１の弁体４を付勢するスプリング１４の初期荷重を小
さく設定しているので、シート面３ａに高い平面度が要
求される。これに対し、上述した成形方法によれば、バ
ルブシート３をセンタハウジング２と一体に樹脂成形し
ても、所望の平面度を満足できるシート面３ａを成形す
ることが可能である。

【００２５】なお、本発明は、実施例に示した様な電磁
弁１に限らず、メカニカルな流量制御弁にも適用でき
る。また、上記の実施例では、溶融樹脂に強化材として
ガラス繊維を含ませた場合について記載したが、ガラス
繊維以外に、例えばカーボン繊維を含有する溶融樹脂、
または強化材を含有しない溶融樹脂を使用する場合でも
同等の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電磁弁の断面図である。

【図２】電磁弁の内部構造を示す拡大断面図である。

【図３】多点ゲートを使用した成形方法を説明するセン
タハウジングとバルブシートの平面図である。

【図４】多点ゲートを使用した成形方法を説明するセン
タハウジングとバルブシートの断面図である。

【図５】多点ゲートを使用した成形方法による樹脂の流
れ方向とガラス繊維の配向を示す第１の円筒部の展開模
式図である。

【図６】円筒中央部に配置される１点ゲートを使用した
成形方法を示すセンタハウジングとバルブシートの断面
図である。

【図７】キャビティに絞り部を設けた成形方法を示すセ
ンタハウジングとバルブシートの断面図である。

【図８】従来の成形方法による樹脂の流れ方向とガラス
繊維の配向を示す円筒部の展開模式図である。

【符号の説明】

１電磁弁（流量制御弁）２センタハウジング（ハウジング）３バルブシート３Ａ第１の円筒部（円筒部）３ａシート面４第１の弁体（弁体）６電磁アクチュエータ１２空気通路（流体通路）１４スプリング３０薄肉部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3H051 AA01 BB01 CC11 DD07 EE04 EE05 EE06 FF15 3H106 DA07 DA13 DA23 DA35 DB02 DB12 DB23 DB32 DC02 DD03 EE35 GB05 JJ03 JJ08 KK18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部に流体通路が形成された樹脂製のハウ
ジングと、このハウジングと一体に樹脂成形されて前記流体通路の
一部を構成する円筒部を有し、この円筒部の高さ方向の
一端面をシート面とするバルブシートと、前記シート面に着座して前記流体通路を閉じ、前記シー
ト面から離れて前記流体通路を開く弁体とを備えた流量
制御弁であって、前記バルブシートは、前記円筒部を成形するためのキャ
ビティに対し、周方向に互いに間隔を開けて配置された
複数のゲートから前記キャビティの高さ方向に溶融樹脂
が注入されて成形されていることを特徴とする流量制御
弁。
【請求項２】内部に流体通路が形成された樹脂製のハウ
ジングと、このハウジングと一体に樹脂成形されて前記流体通路の
一部を構成する円筒部を有し、この円筒部の高さ方向の
一端面をシート面とするバルブシートと、前記シート面に着座して前記流体通路を閉じ、前記シー
ト面から離れて前記流体通路を開く弁体とを備えた流量
制御弁であって、前記バルブシートは、前記円筒部を成形するためのキャ
ビティに対し、その円筒略中央部に配置されたゲートか
ら前記キャビティ内に溶融樹脂が注入されて成形されて
いることを特徴とする流量制御弁。
【請求項３】内部に流体通路が形成された樹脂製のハウ
ジングと、このハウジングと一体に樹脂成形されて前記流体通路の
一部を構成する円筒部を有し、この円筒部の高さ方向の
一端面をシート面とするバルブシートと、前記シート面に着座して前記流体通路を閉じ、前記シー
ト面から離れて前記流体通路を開く弁体とを備えた流量
制御弁であって、前記バルブシートは、前記円筒部に肉厚の薄い薄肉部が
全周に連続して設けられ、この円筒部を成形するための
キャビティに対し、その高さ方向で前記薄肉部に対応す
る部位より前記シート面と反対側に配置されたゲートか
ら前記キャビティ内に溶融樹脂が注入されて成形されて
いることを特徴とする流量制御弁。
【請求項４】請求項１〜３に記載した流量制御弁におい
て、前記溶融樹脂は、ガラス繊維を含有することを特徴とす
る流量制御弁。
【請求項５】請求項１〜３に記載した流量制御弁におい
て、前記溶融樹脂は、カーボン繊維を含有することを特徴と
する流量制御弁。
【請求項６】請求項１〜５に記載した何れかの流量制御
弁は、車両に搭載される燃料タンクの内圧を制御する内圧制御
システムに用いられる電磁弁であり、スプリングを介し
て前記弁体を駆動する電磁式アクチュエータを具備して
いることを特徴とする流量制御弁。