JP2007292226A - 流体圧力制限装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流体通路を形成する壁面とバルブが接触する接触箇所より上流側あるいは下流側に存在する中間室内の流体の圧力によってバルブの動作特性が低下するのを防止する。
【解決手段】ボデー２０のボデー壁面２２により形成される孔内には、底部に穴３３ａを有する有底形状のコア３０が設けられている。コア３０のコア壁面により形成されている孔内には、バルブ５０が設けられている。バルブ５０は、孔５２ａ、５３ａ、５７ａにより構成される有底形状の孔と、コア５０のコア壁面に接触する接触面５８、バルブヘッド５９を有している。ボデー２０のボデー壁面２１により構成される孔内には、バルブシート４０が設けられている。バルブ５０には、バルブ５０とボデー２０により形成される空間２１ａ、２２ａと孔５２ａを連通する連通穴５４、バルブ５０とコア３０により形成される空間３０ａと孔３３ａを連通する連通穴５５が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、流体の圧力が上昇するのを防止する流体圧力制限装置に関する。

流体の圧力が上昇するのを防止するために流体圧力制限装置が用いられている。例えば、内燃機関の燃料噴射装置に供給される燃料の圧力が異常に上昇するのを防止するリリーフバルブが用いられている。
従来、図６に示すようなリリーフバルブ２００が知られている。（特許文献１参照）
図６に示すリリーフバルブ２００は、ケーシング１１０を有している。ケーシング１１０には、ケーシング孔を形成する壁面１１１が形成されている。壁面１１１の一端側には、シール面１１４が形成されている。シール面１１４と燃料流入口１１２との間には、孔１１３が形成されている。
また、ケーシング孔内には、カップ形状に形成されたストッパ１３０が設けられている。ストッパ１３０には、燃料を燃料流出口１１３に流すための連通穴１３１が形成されている。そして、ストッパ１３０とシール面１１４との間には、カップ形状に形成されたバルブ１２０が、壁面１１１に接触した状態で移動可能（摺動可能）に設けられている。バルブ１２０の一端側には、シール球１２１が設けられている。
ストッパ１３０とバルブ１２０の間には、スプリング１２５が設けられている。このスプリング１２５の弾性力によって、シール面１１４の方向に移動する力がバルブ１２０に加わる。
バルブ１２０には、燃料通路１２２が設けられている。燃料通路１２２のシール面１１４側には、絞りエレメント１２３が設けられている。

図６に示すリリーフバルブ２００は、燃料流入口１１２に流入する燃料（燃料噴射装置に供給される燃料）の圧力が、スプリング１２５の弾性力に応じた設定圧力より大きくなると、燃料の圧力によって、バルブ１２０が開方向（図６の上方）に移動する。これにより、シール球１２１とシール面１１４との当接が解除され、燃料流入口１１２に流入した燃料は、絞りエレメント１２３、燃料通路１２２、連通穴１３１、燃料流出口１１３を介して排出される。
一方、燃料流入口１１２に流入する燃料の圧力がスプリング１２５の弾性力に応じた設定圧力より小さくなると、スプリング１２５の弾性力によって、バルブ１２０が閉方向（図６の下方）に移動する。これにより、シール球１２１がシール面１１４に当接し、燃料の排出が停止する。
図６に示すリリーフバルブでは、燃料通路１２２内に絞りエレメント１２３が設けられている。これにより、バルブ１２０の運動が緩衝され、バルブ１２０がストッパ１３０及びシール面１１４に当接する時の力が弱められる。
特開２００２−５１５５６５号公報

図６に示すリリーフバルブでは、バルブ１２０と壁面１１１との接触箇所より上流側に、ケーシング１１０とバルブ１２０によって形成される流入室１１５が設けられている。また、バルブ１２０の燃料通路１２２に絞りエレメント１２３が設けられている。このため、バルブ１２０が開方向（図６の上方）に移動する時に、流入室１１５内の燃料の圧力が上昇する。燃料室１１５内の燃料の圧力は、バルブ１２０を開方向（図６の上方）に移動させる力として作用するため、バルブ１２０の閉方向（図６の下方）への移動が阻害される。したがって、燃料流入口１１２に流入する燃料の圧力がスプリング１２５の弾性力に応じた設定圧力より小さくなった時に、シール球１２１がシール面１１４に当接しない虞がある。この場合には、燃料流入口１１２に流入する燃料、すなわち、燃料噴射装置に供給される燃料の圧力が低下する。
なお、バルブ１２０と壁面１１１との接触箇所より下流側に流出室が設けられ、流出室と燃料流出口との間に絞りエレメントが設けられている場合にも、流出室内の燃料の圧力が上昇する。流出室内の燃料の圧力は、バルブ１２０を閉方向（図６の下方）に移動させる力として作用するため、バルブ１２０の開方向（図６の上方）への移動が阻害される。
したがって、燃料流入口１１２に流入する燃料の圧力がスプリング１２５の弾性力に応じた設定圧力より大きくなった時に、シール球１２１とシール面１１４との当接が解除されない虞がある。この場合には、バルブ燃料流入口１１２に流入する燃料、すなわち、燃料噴射装置に供給される燃料の圧力が上昇する。
このように、流体通路を形成する壁面とバルブが接触する接触箇所より上流側あるいは下流側に流体が溜まる中間室（流入室あるいは流出室）が存在すると、中間室内の流体の圧力によってバルブの動作特性が低下する恐れがある。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、流体通路を形成する壁面とバルブが接触する接触箇所より上流側あるいは下流側に存在する中間室内の流体の圧力によってバルブの動作特性が低下するのを防止する技術を提供することを目的とする。

前記課題を解決するための本発明の第１発明は、請求項１に記載された構成を備える流体圧力制限装置である。
以下に説明する各発明は、種々の流体の圧力を制限する流体圧力制限装置として用いることができる。例えば、内燃機関の燃料噴射装置に供給される燃料の圧力が異常に上昇するのを防止する燃料圧力制限装置（通常、「リリーフバルブ」と呼ばれている）として用いることができる。
本発明は、流入口と流出口の間に設けられている流体通路と、流体通路に設けられているバルブシートと、流体通路に移動可能に設けられているバルブと、弾性力を発生する弾性力発生部材を備えている。弾性力発生部材としては、典型的には、スプリングが用いられる。
バルブは、流体通路を形成する通路壁面に接触する接触面と、バルブシートに当接可能な当接部を有している。弾性力発生部材は、バルブシートに近づく方向にバルブを移動させる弾性力を発生する。そして、バルブは、接触面が通路壁面に接触した状態で、流入口に流入する流体の圧力と弾性力発生部材から発生する弾性力に応じた設定圧力に基づいて、通路壁面に沿って移動（摺動）するように設けられている。バルブの移動によって、当接部がバルブシートに当接した閉状態、あるいは、当接部とバルブシートとの当接が解除された開状態に切り替わる。なお、バルブを移動させる力は弾性力に限定されない。例えば、電磁力あるいは弾性力と電磁力を用いることができる。
流体通路は、接触面と通路壁面が接触する箇所とバルブシートとの間（接触面より、流体が流れる方向の上流側）に設けられている第１及び第２の流入流体通路と、接触面より下流側に設けられている流出流体通路を有している。第２の流入流体通路は、第１の流入流体通路より下流側に設けられている。
本発明では、第２の流入流体通路は、第１の流入流体通路より下流側に、流量を減少させる形状の連通部（絞り部）を介して連通されている空間を意味する。典型的には、絞り部とバルブの接触面との間に形成される空間が対応する。絞り部は、例えば、流入流体通路に配置され、隙間を有する状態でバルブが挿通される穴を有する壁部材が対応する。また、接触面より上流側に配置されているが、接触面より下流側に配置されている流出流体通路との間に絞り部が設けられていない流体通路は、流出流体通路に含まれる。
そして、第２の流入流体通路と流出流体通路を連通する第１の連通部が設けられている。第１の連通部の総開口面積は、第２の流体通路内の流体の圧力によってバルブの移動が阻害されるのを抑制することができるように設定される。第１の連通部は、典型的には、連通穴が用いられる。連通穴が用いられる場合には、総開口面積は、連通穴の開口面積や数によって決定される。
本発明では、第２の流入流体通路と流出流体通路を連通する第１の連通部を設けているため、第２の流入流体通路内の流体の圧力によってバルブの閉方向への移動が阻害されるのを抑制することができ、バルブの動作特性を向上させることができる。したがって、流体圧力の制限精度を高めることができる。

本発明の第２発明は、請求項２に記載された構成を備える流体圧力制限装置である。
本発明では、第２の流入流体通路の容積が、第１の流入流体通路の容積より大きく設定されている。
電磁力によってバルブを移動させる場合には、磁束を流すアーマチュアがバルブに設けられる。そして、バルブは、流体通路を形成する通路壁面にアーマチュアの接触面が接触した状態で移動する。この場合、アーマチュアの接触面と当接部との間の長さが長くなるため、接触面と当接部の間に、バルブの移動を規制する移動規制部材が設けられる。例えば、隙間を有する状態でバルブが挿通される穴を有する壁部材が流入流体通路に設けられる。この壁部材は、コイルから発生する磁束をアーマチュアに流すためのコアを兼用することができる。弾性力のみによってバルブを移動させる場合でも、軸方向の長さが長いバルブが用いられる時には、同様の移動規制部材が設けられる。このような移動規制部材が流入流体通路に設けられると、流入流体通路は、移動規制部材より上流側に配置される第１の流入流体通路と、移動規制部材より下流側に配置される第２の流入流体通路に分離される。この場合、第２の流入流体通路の容積が第１の流入流体通路の容積より大きくなることが多い。
第２の流入流体通路の容積が第１の流入流体通路の容積より大きいと、第２の流入流体通路内の流体の圧力が上昇した場合の影響が大きい。このため、このような構成の圧力制限装置に本発明の技術を用いることにより、バルブの作動特性を効果的に向上させることができる。

本発明の第３発明は、請求項３に記載された構成を備える流体圧力制限装置である。
本発明では、流出流体通路側が開口している有底形状の孔を有するバルブを用いている。有底形状の孔を有するバルブを用いることにより、バルブの軸方向の長さを長くすることができる。
なお、バルブの有底形状の孔は、流出流体通路側が開口しているため、流出流体通路に含まれる。
本発明では、第１の連通部は、第２の流入流体通路と、バルブに設けられている有底形状の孔を含む流出流体通路を連通する構成であればよい。

本発明の第４発明は、請求項４に記載された構成を備える流体圧力制限装置である。
本発明では、第２の流入流体通路とバルブの孔とを連通する連通穴を第１の連通部として用いている。第１の連通部としての連通穴の開口面積や数は、バルブシートの開口面積等に応じて選択される。バルブシートの開口面積は、例えば、バルブシートに設けられているシール面の最小開口面積が対応する。
本発明では、バルブに連通穴を形成すればよいため、第１の連通部を容易に形成することができる。

本発明の第５発明は、請求項５に記載された構成を備える流体圧力制限装置である。
本発明では、バルブに設けられている有底形状の孔は、少なくとも、第１の孔と第２の孔により構成されている。第２の孔は、第１の孔より下流側に設けられている。また、第２の孔の断面積（軸方向に直角な断面の面積）は、第１の孔の断面積より大きく設定されている。そして、第１の連通部によって、第２の流入流体通路と第２の孔が連通されている。
第２の流入流体通路内の流体圧力の上昇による影響を抑制するためには、第２の流入流体通路から流出流体通路に多くの流体が流れるように構成する必要がある。第１の連結部によって、第２の流入流体通路とバルブの孔を連通する場合、第２の流入流体通路からバルブの孔に多くの流体を流すためには、バルブの孔の断面積が大きい方が好ましい。ここで、バルブシートが設けられる流体通路（例えば、第１の流入流体通路）の断面積は小さいため、バルブの上流側の断面積も小さい。そこで、本発明では、バルブの孔を、上流側に配置され、バルブシートが設けられる流体通路の断面積に対応する断面積を有する第１の孔と、第１の孔より下流側に配置され、第１の孔の断面積より大きい断面積を有する第２の孔により構成している。
第１の連通部としての連通穴の開口面積や数は、第２の孔の断面積等に応じて適宜選択可能である。
本発明では、バルブの第１の孔の断面積が小さい場合でも、第２の流入流体通路内の流体の圧力上昇を効果的に抑制することができる。

本発明の第６発明は、請求項６に記載された構成を備える流体圧力制限装置である。
本発明では、第１の流入流体通路と第１の孔とを連通する第２の連通部を有している。
第２の連通部としては、典型的には、連通穴が用いられる。第２の連通部の断面積や数は、適宜選択される。第２の流入流体通路より上流側に配置されている第１の流入流体通路と、第２の孔より上流側に配置されている第１の孔を連通する第２の連通部を設けることにより、流体を迅速に排出することができる。
本発明では、第２の流入流体通路内の流体の圧力の上昇を防止しながら、応答性を向上させることができる。

本発明の第７発明は、請求項７に記載された構成を備える流体圧力制限装置である。
本発明では、第１の連通部の総開口面積が、第２の連通部の総開口面積より大きくなるように構成されている。
第１の連通部及び第２の連通部としては、典型的には、連通穴が用いられる。
連通部の開口面積は、例えば、連通穴の最小断面積を意味する。
第１の連通部の総開口面積を、第２の連通部の総開口面積より大きくする方法としては、例えば、第1の連通部を構成する連通穴の開口面積や数を調整する方法が用いられる。
本発明では、第２の流入流体通路から第２の孔に多くの流体を流すことができるため、第２の流入流体通路内の流体の圧力の上昇を効果的に抑制することができる。

本発明の第８発明は、請求項８に記載された構成を備える流体圧力制限装置である。
本発明では、第１の連通部の総開口面積、あるいは、第１の連通部の総開口面積と第２の連通部の総開口面積の和が、バルブシートの開口面積の１６倍以上に設定されている。
バルブシートの開口面積は、バルブシートに設けられているシール面の最小開口面積を意味する。
第１の連通部の総開口面積あるいは第１及び第２の総開口面積の和をこのように設定することにより、バルブの接触面とバルブシートの間に設けられている空間内の流体の圧力の上昇を確実に抑制することができる。

本発明の第９発明は、請求項９に記載された構成を備える流体圧力制限装置である。
本発明は、ボデーと、コアと、ホルダを備えている。ボデーは、軸方向に連通している孔を形成するボデー壁面を有している。コアは、底部に穴を有する有底形状の孔を形成するコア壁面を有し、ボデーの孔内に配置される。ホルダは、軸方向に連通している孔を形成するホルダ壁面を有し、コアの孔内に配置される。
コアの外側には、コイルが設けられている。コイルに電流が流れることによって、バルブを移動させる電磁力が発生する。例えば、バルブシートから離れる方向にバルブを移動させる電磁力が発生する。
バルブシートは、ボデーの孔内に配置される。バルブは、隙間を有する状態でコアの底部の穴に挿通され、接触面がコア壁面に接触するように設けられる。
第１の流入流体通路は、例えば、ボデーと、バルブシートと、バルブとコアにより形成される。第２の流入流体通路は、例えば、バルブとコアにより形成される。流出流体通路は、バルブと、ホルダとコアにより形成されている。
バルブに作用する電磁力は、コイルに供給する電流によって調整することができる。したがって、流体の圧力と弾性力及び電磁力に基づいてバルブを移動させるように構成することにより、バルブの動作特性を正確に調整することができる。
バルブを電磁力によって移動させる場合には、バルブに磁束を流すためのコアが設けられる。このコアによって、流体が溜まる第２の流入流体通路が形成される。したがって、本発明の技術は、電磁力によってバルブを移動させる流体圧力制限装置に好適に用いることができる。

本発明の第１０発明は、請求項１０に記載された構成を備える流体圧力制限装置である。
本発明では、電磁力によるバルブの移動量が、流体圧力の変化によるバルブの移動量より大きくなるように構成されている。
本発明では、電磁力を調整することによってバルブの動作特性を適切に調整することができる。

本発明の第１１発明は、請求項１１に記載された構成を備える流体圧力制限装置である。
本発明は、流入口と流出口の間に設けられている流体通路と、流体通路に設けられているバルブシートと、流体通路に移動可能に設けられているバルブと、弾性力を発生する弾性力発生部材を備えている。弾性力発生部材としては、典型的には、スプリングが用いられる。
バルブは、流体通路を形成する通路壁面に接触する接触面と、バルブシートに当接可能な当接部を有している。弾性力発生部材は、バルブシートに近づく方向にバルブを移動させる弾性力を発生する。そして、バルブは、接触面が通路壁面に接触した状態で、流入口に流入する流体の圧力と弾性力発生部材から発生する弾性力に応じた設定圧力に基づいて、通路壁面に沿って移動（摺動）するように設けられている。バルブの移動によって、当接部がバルブシートに当接した閉状態、あるいは、当接部とバルブシートとの当接が解除された開状態に切り替わる。なお、バルブを移動させる力を発生する部材は、弾性力発生部材に限定されない。例えば、電磁力発生部材を用いることもできる。
流体通路は、接触面と通路壁面が接触する箇所とバルブシートとの間（接触面より上流側）に設けられている流入流体通路と、接触面より下流側に設けられている流出流体通路を有している。
また、流入流体通路と流出流体通路を連通する連通部が設けられている。そして、連通部の総開口面積は、バルブシートの開口面積の１６倍以上に設定されている。連通部は、典型的には、連通穴が用いられる。連通穴の開口面積や数は、適宜選択される。
本発明では、流入流体通路と流出流体通路を連通する連通部の総開口面積をバルブシートの開口面積の１６倍以上に設定されているため、流入流体通路内の流体の圧力によってバルブの閉方向への移動が阻害されるのを確実に抑制することができる。したがって、バルブの動作特性を向上させることができ、流体圧力の制限精度を高めることができる。

本発明の第１２発明は、請求項１２に記載された構成を備える流体圧力制限装置である。
本発明では、流体通路を形成する通路壁面に接触する、バルブの接触面の形状を、半径７ｍｍ以上の円弧形状に形成している。
バルブが、流体通路を形成する通路壁面と接触面との接触でのみ支持されている場合には、当接部とバルブシートとの当接位置が変化することがある。当接部とバルブシートとの当接位置が変化すると、流体通路を形成する通路壁面に対してバルブが傾斜した状態となる。本発明では、バルブの接触面を半径７ｍｍ以上の円弧形状に形成しているため、バルブが通路壁面に対して傾斜した場合でも、バルブの接触面と通路壁面との間の接触抵抗（摺動抵抗）が大きくなることがない。
したがって、接触抵抗（摺動抵抗）の増大によるバルブの動作特性の低下や磨耗量の増大を抑制することができる。

請求項１〜１２に記載の流体圧力制限装置を用いれば、バルブの動作特性が向上し、流体圧力を適切な値に制限することができる。

以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
本発明の一実施の形態の縦断面図を図１に示す。本実施の形態の流体圧力制限装置は、内燃機関の燃料噴射装置に供給される燃料の圧力が異常に上昇するのを防止するリリーフバルブとして構成したものである。
本実施の形態のリリーフバルブ１０は、プレート２５に取り付けられている。
リリーフバルブ１０は、ボデー２０、コア３０、バルブシート４０、バルブ５０、ホルダ６０、駆動部７０、ハウジング８０等により構成されている。
ボデー２０には、軸方向（図１の上下方向）に連通する孔を形成するためのボデー壁面が形成されている。本実施の形態では、ボデー壁面２１、２２が段差状に形成されている。ボデー壁面２１は、燃料が流れる方向に対して上流側（以下、「上流側」という）に形成されている。ボデー壁面２２は、ボデー壁面２１より、燃料が流れる方向に対して下流側（以下、「下流側」という）に形成されている。また、ボデー壁面２２の内径は、ボデー壁面２１の内径より大きく設定されている。

ボデー２０のボデー壁面２２により形成される孔内には、コア３０が設けられている。コア３０は、圧入等によってボデー壁面２により形成される孔内に挿入される。
コア３０は、第１コア３１、第２コア３４、第３コア３６により構成されている。第１コア３１と第２コア３４は、磁性材料により形成されている。第１コア３１と第２コア３４の間に設けられている第３コア３６は、非磁性材料により形成されている。
コア３０は、底を有する形状（有底形状）の孔を形成するためのコア壁面が形成されている。図１では、第１コア３１の第１コア壁面３２、第２コア３４の第２コア壁面３５、第３コア３６の第３コア壁面３７により構成されるコア壁面によって、有底形状の孔が形成されている。本実施の形態では、コア３０は、側壁部材と、軸方向の連通穴が形成されている底壁部材によってカップ形状に形成されている
有底形状の孔は、下流側（図１の上側）に開口部が配置され、上流側（図１の下側）に底部が配置されている。有底形状の孔の底部（底壁部材）には、連通穴３３ａを形成するための壁面３３が形成されている。連通穴３３ａには、隙間を有する状態でバルブ５０のバルブボデー５１が挿通される。コア３０の底部は、バルブの移動を規制する移動規制部材として作用するとともに、バルブ３０に磁束を流すための磁束通路として作用する。

ボデー２０のボデー壁面２１により形成される孔内には、バルブシート４０が設けられている。バルブシート４０は、圧入等によって、ボデー壁面２１により形成される孔内に挿入される。
バルブシート４０には、軸方向に連通している孔４１ａを形成するためのバルブシート壁面４１が形成されている。バルブシート壁面４１には、バルブ５０のバルブヘッド５９が当接可能なシール面４１ｂが形成されている。バルブヘッド５９がシール面４１ｂに当接すると、バルブシート壁面４１により形成される孔を介して燃料が流れることができない状態（以下、「閉状態」という）となる。一方、バルブヘッド５９とシール面４１ｂとの当接状態が解除されると、バルブシート壁面４１により形成される孔を介して燃料が流れることができる状態（以下、「開状態」という）となる。
シール面４１ｂの最小開口面積が、バルブシート４０の開口面積に対応する。

コア３０のコア壁面によって形成される孔及びボデー２０のボデー壁面２１、２２によって形成される孔内には、バルブ５０が移動可能に設けられている。バルブ５０は、バルブボデー５１、アーマチュア５６、バルブヘッド５９等により構成されている。
バルブボデー５１は、磁性材料により形成されている。バルブボデー５１には、有底形状の孔を形成するバルブボデー壁面が形成されている。本実施の形態では、バルブボデー壁面５２、５３が段差状に形成されている。そして、バルブボデー５１の有底形状の孔は、バルブボデー壁面５２により形成される有底形状の孔５２ａと、バルブボデー壁面５３により形成され、孔５２ａと軸方向に連通している孔５３ａにより構成されている。バルブボデー５１の有底形状の孔は、下流側（図１の上側）に開口している。バルブボデー壁面５３の内径（バルブボデー壁面５３によって形成される孔５３ａの軸方向に直角な断面の面積）は、バルブボデー壁面５２の内径（バルブボデー壁面５２によって形成される孔５２ａの軸方向に直角な断面の面積）より大きく設定されている。
また、バルブボデー５１には、内側の孔５２ａと外側を連通する連通穴５４が形成されているとともに、内側の孔５３ａと外側を連通する連通穴５５が形成されている。本実施の形態では、連通穴５５の内径（開口面積）は、連通穴５４の内径（開口面積）より大きく設定されている。
バルブボデー５１の上流側（バルブシート４０のシール面４１ｂと対向する側）には、バルブヘッド５９が設けられ、下流側には、アーマチュア５６が設けられている。
なお、バルブボデー５１の有底形状の孔の形成方法は種々の方法を用いることができる。例えば、軸方向に連通する連通孔を形成し、連通孔の上流側の端部をバルブヘッド５９によって塞ぐ方法を用いることができる。
バルブボデー５１は、コア３０の連通穴３３ａに、隙間を有する状態で挿通されている。連通穴３３ａは、流量を減少させる絞り部として作用する。

アーマチュア５６は、磁性材料により形成されている。アーマチュア５６には、軸方向に連通する孔５７ａを形成するためのアーマチュア壁面５７が形成されている。
また、アーマチュア５６の外周側には、コア３０のコア壁面と接触する接触面（摺動面）５８が形成されている。接触面５８の形状については後述する。
また、アーマチュア５６の上流側（図１の下側）には、嵌合孔を形成するための嵌合壁５６ａが形成されている。アーマチュア５６の嵌合孔に、バルブボデー５１の下流側端部（孔５３ａが形成されている端部）を挿入、固定することによって、アーマチュア５６はバルブボデー５１と一体化される。バルブボデー５１の下流側端部をアーマチュア５６の嵌合孔に挿入、固定する方法としては、例えば、圧入方法や溶接方法を用いることができる。なお、バルブボデー５１とアーマチュア５６は、バルブボデー５１の下流側端面とアーマチュア５６の嵌合孔の底面との間に隙間を有するように一体化される。

コア３０のコア壁面によって形成される孔内には、バルブ５０の下流側に、ホルダ６０が設けられている。ホルダ６０は、磁性材料により形成されている。
ホルダ６０は、軸方向に連通する孔を形成するためのホルダ壁面６１が形成されている。
なお、バルブヘッド５９がバルブシート４０のシール面４１ｂに当接した状態では、ホルダ６０の上流側端面とアーマチュア５６の下流側端面との間に隙間が形成されるように、ホルダ６０はコア３０に取り付けられる。また、ホルダ６０の上流側端面とアーマチュア５６の下流側端面が、非磁性材料で形成されている第３コア３６の第３コア壁面３７の位置に配置されるように、ホルダ６０とバルブ５０（アーマチュア５６）が配置される。
また、ホルダ６０のホルダ壁面６１により形成される孔内には、スプリングアジャスタ６５が設けられている。スプリングアジャスタ６５には、軸方向に連通する孔６６ａを形成するためのスプリングアジャスタ壁面６６が形成されている。
そして、スプリングアジャスタ６５とバルブ５０のアーマチュア５６との間に、スプリング６８が設けられている。スプリング６８は、バルブ５０をバルブシート４０の方向に移動させる弾性力を発生する。スプリングアジャスタ６５の配置位置を調整することによって、バルブ５０に作用する弾性力を調整することができる。

電磁駆動部７０は、ボビン７１とコイル７２により構成されている。コイル７２は、ボビン７１に巻き付けられている。そして、ボビン７１は、コア３０の外側に設けられている。
また、コア３０及びボビン７１の外側には、樹脂によって形成されているハウジング８０が設けられている。ハウジング８０には、コネクタ８１が形成されている。コネクタ８１には、コイル７２に接続されているターミナル８２が設けられている。これにより、コイル７２は、ターミナル８２を介して外部電源に接続可能である。
コイル７２に電流が供給されると、コイル７２から発生する磁束が、第１コア３１、アーマチュア５６、ホルダ６０、第２コア３５を介して流れる。これにより、アーマチュア５６（バルブ５０）に電磁力が発生する。本実施の形態では、バルブヘッド５９がバルブシート４０から離れる方向にアーマチュア５６（バルブ５０）を移動させる電磁力が発生するように、コイル７２に電流が供給される。
また、ボデー２０のボデー壁面２１によって形成される孔の燃料流入口１０Ａ側には、燃料フィルタ９０が設けられている。

本実施の形態では、バルブボデー５１の孔５２ａが本発明の「第１の孔」に対応し、バルブボデー５１の孔５３ａとアーマチュア５６の孔５７ａが本発明の「第２の孔」に対応する。
また、バルブ５０（バルブボデー５１）、バルブシート４０、ボデー２０、コア３０によって形成される空間２１ａ、２２ａによって本発明の「第１の流入流体通路」が構成され、バルブ５０（バルブボデー５１、アーマチュア５６）、コア３０によって形成される空間３０ａによって本発明の「第２の流入流体通路」が構成されている。
また、バルブボデー５１の有底形状の孔（孔５２ａと５３ａ）とアーマチュア５６の孔５７ａによって本発明の「バルブの有底形状の孔」が構成され、バルブの有底形状の孔、スプリングアジャスタ６５の孔６６ａ、ホルダ６０とスプリングアジャスタ６５により形成される空間６１ａによって本発明の「流出流体通路」が構成されている。
また、バルブボデー５１の孔５５が本発明の「第１の連通部」に対応し、バルブボデー５１の連通穴５４が本発明の「第２の連通部」に対応する。

本実施の形態のリリーフバルブ１０は、燃料流入口１０Ａに流入する燃料の圧力、スプリング６８の弾性力、コイル７２に供給される電流に応じた電磁力によって、バルブ５０が移動する。すなわち、スプリング６８の弾性力とコイル７２に供給される電流に対応する電磁力に基づいて決定される設定圧力と燃料流入口１０Ａに流入する燃料の圧力との差によってバルブ５０が移動する。
本実施の形態のリリーフバルブ１０は、以下のように動作する。
燃料流入口１０ａに流入した燃料の圧力が設定圧力より低い時には、スプリング６８の弾性力によって、バルブ５０は閉方向（図１の下方向）に移動する。これにより、バルブヘッド５９がバルブシート４０のシール面４１ｂに当接する。したがって、燃料流入口１０Ａに流入した燃料は排出されない。

燃料流入口１０Ａに流入した燃料の圧力が設定圧力に達すると、燃料の圧力によって、バルブ５０は開方向（図１の上方向）に移動する。これにより、バルブヘッド５９とバルブシート４０のシール面４１ｂとの当接が解除される。したがって、燃料流入口１０Ａに流入した燃料は、バルブシート４０（シール面４１ｂ）の開口、空間２１ａ、２２ａ（第１の流入流体通路）、連通穴５４（第２の連通部）、孔５２ａ、５３ａ、５７ａ、６６ａ、空間６１ａ（流出流体通路）、燃料流出口１０Ｂを介して排出される。
この時、シール面４１ｂの開口、空間２１ａ、２２ａ（第１の流入流体通路）、連通穴３３ａの隙間（絞り部）を介して、バルブ５０とコア３０との間に形成される空間３０ａ（第２の流入流体通路）に燃料が流入する。ここで、連通穴５５が設けられていないと、空間３０ａ内の燃料の圧力が上昇する。空間３０ａ内の圧力は、バルブヘッド５９がバルブシート４０から離れる方向にバルブ５０を移動させるように作用する。このため、空間３０ａ内の燃料の圧力が上昇すると、燃料流入口１０Ａに流入する燃料の圧力が設定圧力に低下してもバルブ５０が閉方向に移動しない虞がある。この場合には、燃料流入口１０Ａに流入する燃料、すなわち、燃料噴射装置に供給される燃料の圧力が低下することになる。
本実施の形態では、空間３０ａを、バルブ５０のバルブボデー５１に形成されている孔５３ａに連通する連通穴５５（第１の連通部）が設けられている。このため、空間３０ａ内の燃料が、連通穴５５、孔５３を介して排出される。したがって、空間３０ａ内の燃料の圧力の上昇を抑制することができる。
本実施の形態では、孔５３ａの断面積を孔５２ａの断面積より大きく設定するとともに、連通穴５５の開口面積を連通穴５４の開口面積より大きく設定している。これにより、空間３０ａ内の燃料の圧力の上昇を効果的に抑制することができる。

燃料流入口１０Ａに流入した燃料の圧力が設定圧力より低下すると、スプリング６８の弾性力によって、バルブ５０は閉方向に移動する。この時、空間２１ａ、２２ａ、３０ａ内の圧力（特に、アーマチュア５６に直接に作用する空間３０ａ内の圧力）の上昇が抑制されているため、バルブ５０の閉方向への移動が阻害されることはない。これにより、バルブヘッド５９がバルブシート４０のシール面４１ｂに当接する。したがって、燃料流入口１０Ａに流入した燃料の排出が停止する。

空間２１ａ、２２ａを連通穴５４を介して孔５２ａに連通し、空間３０ａを連通穴５５を介して孔５３ａに連通することによって、空間２１ａ、２２ａ、３０ａ内の燃料の圧力が上昇するのを抑制することができる。
空間２１ａ、２２ａ、３０ａ内の燃料の圧力の上昇を抑制するためには、連通穴５４と連通穴５５の総開口面積の和が大きい方が好ましい。以下に、連通穴の総開口面積の適正値について検討する。

図１に示すリリーフバルブ１０は、バルブシート４０のシール面４１ｂでの絞り構造と、連通穴５４及び５５での絞り構造からなる２段絞り構造を有している。このような２段絞り構造のリリーフバルブ（流体圧力制限弁）は、図２に示すモデルで表される。
図２において、Ｐ１は、燃料流入口１０Ａから流入する燃料の圧力を示している。Ｐ２は、中間室（空間２１ａ、２２ａ、３０ａにより構成される流入流体通路）内の燃料の圧力を示している。Ｐ３は、燃料流出口１０Ｂから排出される燃料の圧力（孔５２ａ、５３ａ、５７ａ、６６ａ、６１ａ内の燃料の圧力）を示している。
また、Ａ１は、燃料流入口１０Ａと中間室（空間２１ａ、２２ａ、３０ａにより構成される流入流体通路）との間の絞り構造であるシール部の開口面積（バルブシート４０のシール面４１ｂの最小開口面積）を示している。Ａ２は、中間室（空間２１ａ、２２ａ、３０ａにより構成される流入流体通路）と流出流体通路との間の絞り構造である流出部の開口面積（連通穴５４の総開口面積と連通穴５５の総開口面積の和）を示している。

リリーフバルブが排出動作を行う燃料の圧力（オン圧力）と、リリーフバルブが排出動作を停止する燃料の圧力（オフ圧力）は異なっている。ここで、このオン圧力とオフ圧力は、中間室内の圧力Ｐ２によって変化する。
一般的に、メカ式リリーバルブのオン圧力とオフ圧力との差は、［１．１（ＭＰａ）］以下に抑えられている。
そこで、まず、図１に示す構成を有し、内燃機関の噴射装置に供給される燃料の圧力を制限するために用いられサイズ（シール面４１ｂの最小開口面積Ａ１）のリリーフバルブについて、一般的な燃料圧力（Ｐ１）３ＭＰａ〜３０ＭＰａの範囲で、オン圧力とオフ圧力との差を［１．１（ＭＰａ）］以下に抑えるためのＰ２／Ｐ１の範囲を、流出部の開口面積Ａ２をパラメータとして求めた。その結果、一般的なサイズ及び燃料圧力の範囲内で、オン圧力とオフ圧力との差を[１．１(ＭＰａ)]以下に抑えるためには、Ｐ２／Ｐ１を０．００４以下［Ｐ２／Ｐ１≦０．００４］にする必要があることが判明した。
一方、図２に示す２段絞り構造のリリーフバルブでは、圧力Ｐ２は、［１式］で表される。

［１式］
［１式］から、［Ａ２／Ａ１］は、［２式］で表される。

［２式］
［２式］に、Ｐ３＝０、［Ｐ２／Ｐ１≦０．００４］を代入すると、［２式］は［３式］に書き換えられる。

［３式］
したがって、流出部の開口面積（連通穴５４の総開口面積と連通穴５５の総開口面積の和）Ａ２を、シール部の開口面積（バルブシート４０のシール面４１ｂの最小開口面積）Ａ１の１６倍以上［Ａ_２≧１６×Ａ_１］に設定することにより、中間室（空間２１ａ、２２ａ、３０ａ）、すなわち、第１の流入流体通路と第２の流入流体通路内の燃料の圧力の上昇によって変化するオン圧力とオフ圧力との差を［１．１（ＭＰａ）］以下に抑えることができる。
なお、連通穴５４あるいは連通穴５５の一方のみが設けられている場合には、（連通穴５４の総開口面積と連通穴５５の総開口面積の和）として、（連通穴５４の総開口面積）あるいは（連通穴５５の総開口面積）が用いられる。この場合、連通穴５５を設けるのが好ましい。

次に、バルブ５０の接触面、すなわち、アーマチュア５６の接触面（摺動面）５８の形状について説明する。
本実施の形態では、バルブ５０の閉方向への移動によって、バルブヘッド５９がバルブシート４０のシール面４１ｂに当接するように構成されている。
ここで、バルブヘッド５９が、ボデー２０の軸方向に直角な方向に移動不能に固定されている場合、シール性を保つためには、バルブヘッド５９がバルブシート４０のシール面４１ｂの中心に位置するように、バルブヘッド５９とシール面４１ｂを正確に位置合わせして取り付ける作業が必要となる。
そこで、本実施の形態では、バルブヘッド５９とシール面４１ｂの取り付け作業を容易にするために、バルブ５０のアーマチュア５６の接触面５８のみをコア３０のコア壁面に接触させ、バルブヘッド５９を、ボデー２０の軸方向に直角な方向に移動可能に構成している。これにより、バルブヘッド５９とシール面４１ｂとが正確に位置合わせされていない場合には、図３に実線あるいは破線で示すように、バルブ５０が、シール面４１ｂに沿って移動し、ボデー２０の軸線方向に対して傾斜する。このように、バルブ５０を、ボデー３０の軸線方向に対して傾斜可能に構成することにより、シール性を確保することができる。したがって、シール性を確保しながら、バルブヘッド５９とシール面４１ｂの取り付け作業を容易にすることができる。

しかしながら、バルブ５０が、ボデー３０の軸線方向に対して傾斜した場合、バルブ５０のアーマチュア５６の接触面５８も、コア３０のコア壁面に傾斜した状態で接触する。
この時、図４に示すように、バルブヘッド５９には、燃料の圧力Ｆｆが加わり、アーマチュア５６には、スプリング６８の弾性力Ｆｓが加わる。したがって、アーマチュア５６の接触面５８とコア３０のコア壁面との間に、弾性力Ｆｓの分力（３）（面圧）に対応する接触抵抗（摺動抵抗）が発生する。
軸線に沿った断面で見た時の、アーマチュア５８の接触面が直線形状に形成されていると、この接触抵抗（摺動抵抗）は非常に大きい。例えば、図６に示すような構成のリリーフバルブの接触抵抗（摺動抵抗）に比べて、約２５倍以上となる。このため、バルブの動作特性が低下し、また、磨耗量が増大する。また、磨耗によって接触抵抗（摺動抵抗）が変化し、バルブ５０の動作圧力が変化する。
そこで、本実施の形態では、図５に示すように、軸線に沿った断面で見た時の、バルブ５０のアーマチュア５６の接触面（摺動面）５８の形状を、半径７ｍｍ以上の円弧形状（Ｒ７形状）に形成している。この場合、アーマチュア５６の接触面５８のうち、少なくとも、バルブ５０の傾斜によって、コア３０のコア壁面と接触する可能性がある領域の接触面がＲ７形状に形成されていればよい。例えば、アーマチュア５６の接触面５８の、下流側の領域をＲ７形状に形成してもよい。
これにより、アーマチュア５６の接触面（摺動面）５８とコア３０のコア壁面との間の面圧が低下し、接触抵抗（摺動抵抗）が低下する。したがって、磨耗量を低減することができるとともに、バルブの動作特性の低下を抑制することができる。
なお、本実施の形態のリリーフバルブを製造後、バルブの動作圧力を設定する前にエージングを実施して初期磨耗させる方法を用いるのが好ましい。このように、バルブの動作圧力を設定する前に初期磨耗させた場合、接触抵抗（摺動抵抗）が安定し、バルブの動作圧力を設定した後の、磨耗によるバルブの動作特性の変化を抑制することができる。

本発明は、実施の形態で説明した構成に限定されず、種々の変更、追加、削除が可能である。
例えば、内燃機関の燃料噴射装置に供給される燃料の圧力を制限する場合について説明したが、本発明は、これ以外の種々の流体の圧力を制限する場合に適用することができる。
実施の形態で説明した各構成は単独で用いることもできるし、各構成の中から選択した複数の構成を組み合わせて用いることもできる。
実施の形態では、バルブボデー５１とアーマチュア５６を別体に構成したが、一体で構成することもできる。
実施の形態では、バルブボデー５１の孔５３ａ（第２の孔）の内径（断面積）を孔５２ａ（第１の孔）の内径（断面積）より大きく設定したが、孔５２ａの内径（断面積）と等しく設定してもよい。
実施の形態では、バルブボデー５１の連通穴５５（第１の連通部）の総開口面積を、連通穴５４（第２の連通部）の総開口面積より大きく設定したが、連通穴５４の総開口面積と等しく設定してもよい。
実施の形態では、空間２１ａ、２２ａ（第１の流入流体通路）とバルブボデー５１の孔５２ａを連通する連通穴５４（第２の連通部）、空間３０ａ（第２の流入流体通路）とバルブボデー５１の孔５３ａを連通する連通穴５５（第１の連通部）を設けたが、連通穴５５（第１の連通部）のみを設けてもよい。連通穴５５のみであっても、空間３０ａ（第２の流入流体通路）内の流体の圧力の上昇によるバルブ５０の動作特性の低下を抑制することができる。
実施の形態では、空間３０ａ（第２の流入流体通路）をバルブボデー５１の孔５３ａ（第２の孔）に連通する連通穴５５（第１の連通部）を設けたが、空間３０ａを空間６１ａ（流出流体通路）に連通する連通穴を設けることもできる。
実施の形態では、連通部として連通穴を用いたが、連通部は、連通穴に限定されない。
実施の形態では、バルブ５０のアーマチュア５６の接触面５８の上流側に流体が溜まる空間（第１の流入流体通路、第２の流入流体通路）が存在する場合について説明したが、本明細書に開示した技術は、接触面５８の下流側に流体が溜まる空間が存在する場合にも適用することができる。例えば、接触面の下流側にスプリングアジャスタ６５が設けられ、バルブ５０とスプリングアジャスタ６５との間に流体が溜まる第１の流出流体通路と、第１の流出流体通路に絞り部（スプリングアジャスタ６５に設けられている流体通路）を介して連通している第２の流出流体通路を有する場合には、第１の流出流体通路と第２の流出流体通路を連通する連通部（例えば、連通穴）を設ける。これにより、第１の流出流体通路内の燃料の圧力の上昇によって、バルブが開動作する流体の圧力の上昇、すなわち、バルブの動作特性の低下を抑制することができる。
流体圧力制限装置の構成は、図１に示した構成に限定されない。

本発明の一実施の形態の縦断面図である。 ２段絞り構造のリリーフバルブのモデルを示す図である。 バルブの動きを示す図である。 各部の荷重状態を示す図である。 バルブの拡大図である。 従来のリリーフバルブの縦断面図である。

符号の説明

１０、２００ リリーフバルブ（流体圧力制限装置）
１０Ａ、１１２ 燃料流入口
１０Ｂ、１３１ 燃料流出口
２０ ボデー
２１、２２、３２、３５、３７、４１、５２、５３、６１、６６、１１１ 壁面
２１ａ、２２ａ、３０ａ、３３、４１ａ、５２ａ、５３ａ、６１ａ、６６ａ、１１３ 孔（流体通路）
３０ コア
３１ 第１コア
３３ａ、５４、５５、１３１ 連通穴
３４ 第２コア
３６ 第３コア
４０ バルブシート
４１ｂ、１１４ シール面
５０、１２０ バルブ
５１ バルブボデー
５６ アーマチュア
５８ 接触面（摺動面）
５９ バルブヘッド
６０ ホルダ
６５ スプリングアジャスタ
６８、１２５ スプリング
７０ 電磁駆動部
７１ ボビン
７２ コイル
８０ ハウジング
８１ コネクタ
８２ ターミナル
９０ 燃料フィルタ
１１０ ケーシング
１１５ 流入室
１２１ シール球
１２２ 燃料通路
１２３ 絞りエレメント
１３０ ストッパ

Claims (12)

1. 流体の圧力が上昇するのを防止する流体圧力制限装置であって、
   流入口と、流出口と、流入口と流出口の間に設けられている流体通路と、流体通路に設けられているバルブシートと、流体通路に移動可能に設けられ、バルブシートに当接可能なバルブと、バルブシートに近づく方向にバルブを移動させる弾性力を発生する弾性力発生部材を備え、
   バルブは、流体通路を形成する通路壁面に接触する接触面と、バルブシートに当接可能な当接部を有し、
   流体通路は、バルブシートと接触面との間に設けられている第１及び第２の流入流体通路と、接触面より下流側に設けられている流出流体通路を有しており、
   第２の流入流体通路は、第１の流入流体通路より下流側に設けられており、第２の流入流体通路と流出流体通路を連通する第１の連通部を有している、
   ことを特徴とする流体圧力制限装置。
2. 請求項１に記載の流体圧力制限装置であって、第２の流入流体通路の容積は、第１の流入流体通路の容積より大きいことを特徴とする流体圧力制限装置。
3. 請求項１または２に記載の流体圧力制限装置であって、バルブは、流出流体通路側が開口している、有底形状の孔を有していることを特徴とする流体圧力制限装置。
4. 請求項３に記載の流体圧力制限装置であって、第１の連通部は、第２の流入流体通路とバルブの孔とを連通する連通穴であることを特徴とする流体圧力制限装置。
5. 請求項４に記載の流体圧力制限装置であって、バルブの孔は、第１の孔と第２の孔により構成されており、第２の孔は、第１の孔より下流側に設けられ、軸方向に直角な断面の面積が、第１の孔より大きく形成されており、第１の連通部は、第２の流入流体通路と第２の孔とを連通することを特徴とする流体圧力制限装置。
6. 請求項５に記載の流体圧力制限装置であって、第１の流入流体通路と第１の孔とを連通する第２の連通部を有していることを特徴とする流体圧力制限装置。
7. 請求項６に記載の流体圧制限装置であって、第１の連通部の総開口面積は、第２の連通部の総開口面積より大きいことを特徴とする流体圧力制限装置。
8. 請求項1〜７のいずれかに記載の流体圧力制限装置であって、第１の連通部の総開口面積あるいは第１及び第２の連通部の総開口面積の和は、バルブシートの開口面積の１６倍以上に設定されていることを特徴とする流体圧力制限装置。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載の流体圧力制限装置であって、
   軸方向に連通している孔を形成するボデー壁面を有するボデーと、
   底部に穴を有する有底形状の孔を形成するコア壁面を有し、ボデーの孔内に設けられているコアと、
   軸方向に連通している孔を形成するホルダ壁面を有し、コアの孔内に設けられているホルダと、
   コアの外側に設けられているコイルを備え、
   バルブシートは、ボデーの孔内に設けられ、
   バルブは、隙間を有する状態でコアの底部の穴を貫通し、接触面がコア壁面に接触するように設けられており、
   第１の流入流体通路は、ボデーと、バルブシートと、バルブとコアにより形成され、
   第２の流入流体通路は、バルブとコアにより形成され、
   流出流体通路は、バルブと、ホルダとコアにより形成され、
   コイルに電流が流れることによって、バルブシートから離れる方向にバルブを移動させる電磁力が発生するように構成されている、
   ことを特徴とする流体圧力制限装置。
10. 請求項９に記載の流体圧力制限装置であって、電磁力によるバルブの移動量が、流体圧力によるバルブの移動量より大きくなるように構成されていることを特徴とする流体圧力制限装置。
11. 流体の圧力が上昇するのを防止する流体圧力制限装置であって、
    流入口と、流出口と、流入口と流出口の間に設けられている流体通路と、流体通路に設けられているバルブシートと、流体通路に移動可能に設けられ、バルブシートに当接可能なバルブと、バルブシートに近づく方向にバルブを移動させる弾性力を発生する弾性力発生部材を備え、
    バルブは、流体通路を形成する通路壁面に接触する接触面と、バルブシートに当接可能な当接部を有し、
    流体通路は、バルブシートと接触面との間に設けられている流入流体通路と、接触面より下流側に設けられている流出流体通路を有し、
    流入流体通路と流出流体通路を連通する連通部を有し、
    連通部の総開口面積は、バルブシートの開口面積の１６倍以上に設定されている、
    ことを特徴とする流体圧力制限装置。
12. 請求項1〜１１のいずれかに記載の流体圧力制限装置であって、バルブの接触面は、半径７ｍｍ以上の円弧形状に形成されていることを特徴とする流体圧力制限装置。

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