JP2009236269A - Relief valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主通路内の流体圧力を所定圧以下に調整するリリーフ弁に関し、例えば車両の燃料系に用いるリリーフ弁に好適である。 The present invention relates to a relief valve that adjusts a fluid pressure in a main passage to a predetermined pressure or less, and is suitable for, for example, a relief valve used in a vehicle fuel system.
車両の燃料タンク内に搭載される燃料移送用のポンプには、一般的にリリーフ弁が内蔵されている。このリリーフ弁は、リリーフ通路を開閉する球状の弁体と、この弁体を閉弁向きに付勢するスプリングとを備えている(例えば、特許文献1参照)。 A relief valve is generally built in a fuel transfer pump mounted in a fuel tank of a vehicle. The relief valve includes a spherical valve body that opens and closes a relief passage and a spring that biases the valve body in a valve closing direction (see, for example, Patent Document 1).
このリリーフ弁の開弁圧は、車両のシステム圧よりも高く、かつ配管保護の為にできるだけ低く設定する必要があり、一般的には車両システム圧(300〜400kPa程度)に対し、リリーフ弁の開弁圧は50〜100kPa高くなるように設定されている。
ところで、リリーフ弁の開弁圧はほぼ配管内の静圧で決まる。一方、一旦リリーフ弁が開くと流出する燃料の動圧が弁体に加わるため、一旦リリーフ弁が開くと閉じにくいというヒステリシス特性を持っており、これはポンプの吸入流量が多いほど顕著となる。 By the way, the valve opening pressure of the relief valve is almost determined by the static pressure in the pipe. On the other hand, once the relief valve is opened, the dynamic pressure of the fuel flowing out is applied to the valve body, so that it has a hysteresis characteristic that it is difficult to close once the relief valve is opened.
従って、リリーフ弁の開弁圧を低めに設定した場合、すなわち、車両システム圧とリリーフ弁の開弁圧との差を小さく設定した場合には、リリーフ弁の開弁後、配管内の静圧が車両システム圧以下まで低下しないと、リリーフ弁が閉弁しない虞がある。一方、ヒステリシスを見込んでリリーフ弁の開弁圧を高めに設定した場合、すなわち、車両システム圧とリリーフ弁の開弁圧との差を大きく設定した場合には、ポンプよりも下流部のフィルタや配管が閉塞したときに配管内の圧力が上昇し過ぎてしまい、ポンプや配管にダメージを与えるという問題が発生する。 Therefore, when the valve opening pressure of the relief valve is set low, that is, when the difference between the vehicle system pressure and the valve opening pressure of the relief valve is set small, the static pressure in the pipe is opened after the relief valve is opened. If the pressure does not drop below the vehicle system pressure, the relief valve may not close. On the other hand, when the valve opening pressure of the relief valve is set to be high in consideration of hysteresis, that is, when the difference between the vehicle system pressure and the valve opening pressure of the relief valve is set large, a filter or When the pipe is blocked, the pressure in the pipe rises too much, causing a problem of damaging the pump and the pipe.
本発明は上記点に鑑みて、動圧の影響によるリリーフ弁のヒステリシスを小さくすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to reduce the hysteresis of a relief valve due to the influence of dynamic pressure.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、主通路(30、40)から分岐し主通路(30、40)内の流体を逃がすリリーフ通路(41)に配置されて、主通路(30、40)内の流体圧力を所定圧以下に調整するリリーフ弁において、主通路(30、40)内の流体圧力によりリリーフ通路(41)を開く向きに付勢されるとともに、リリーフ通路(41)中に形成された弁座(42)と接離してリリーフ通路(41)を開閉する弁体(50)と、この弁体(50)を閉弁向きに付勢するスプリング(51)とを備え、弁体(50)は、弁座(42)と当接する部位よりも上流側が円錐形であることを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the main passage is arranged in the relief passage (41) branched from the main passage (30, 40) and allowing the fluid in the main passage (30, 40) to escape. In the relief valve for adjusting the fluid pressure in the (30, 40) to a predetermined pressure or less, the fluid pressure in the main passage (30, 40) is urged to open the relief passage (41), and the relief passage ( 41) a valve body (50) that opens and closes the relief passage (41) in contact with and away from the valve seat (42) formed therein, and a spring (51) that biases the valve body (50) in the valve closing direction. The valve body (50) is characterized in that the upstream side of the portion that contacts the valve seat (42) is conical.
これによると、弁体(50)のよどみ点近傍における流体の流線の向きの変化が、弁体が球状の場合よりも小さくなる。このため、開弁時におけるよどみ点近傍の平均流速が高くなって動圧が小さくなり、その結果ヒステリシスが小さくなる。 According to this, the change in the direction of the fluid stream line in the vicinity of the stagnation point of the valve body (50) is smaller than that in the case where the valve body is spherical. For this reason, the average flow velocity in the vicinity of the stagnation point at the time of valve opening becomes high and the dynamic pressure becomes small, and as a result, the hysteresis becomes small.
請求項2に記載の発明のように、弁体(50)の上流側先端部(500a)を球面にすることができる。 As in the second aspect of the invention, the upstream tip (500a) of the valve body (50) can be a spherical surface.
請求項3に記載の発明では、請求項2に記載のリリーフ弁において、リリーフ通路(41)のうち弁座(42)の上流側に位置する上流側リリーフ通路穴(410)の直径をDとし、弁体(50)における上流側先端部(500a)の球面の曲率半径をRとしたとき、R≦D/2であることを特徴とする。 According to a third aspect of the invention, in the relief valve according to the second aspect, the diameter of the upstream relief passage hole (410) located upstream of the valve seat (42) in the relief passage (41) is D. When the radius of curvature of the spherical surface of the upstream tip (500a) of the valve body (50) is R, R ≦ D / 2.
ところで、弁体が球状の場合は、弁体の直径は上流側リリーフ通路穴(410)の直径Dよりも必然的に大きくなり、球状の弁体の曲率半径をRbとすると、Rb>D/2となる。 When the valve body is spherical, the diameter of the valve body is necessarily larger than the diameter D of the upstream relief passage hole (410), and Rb> D / 2.
これに対し、弁体(50)が円錐形の場合、弁体(50)における上流側先端部(500a)の球面の曲率半径Rは、R≦D/2とすることができる。そして、R≦D/2とすることにより、弁体(50)のよどみ点近傍における流体の流線の向きの変化を、弁体が球状の場合よりも確実に小さくすることができ、ひいてはヒステリシスを小さくすることができる。 On the other hand, when the valve body (50) has a conical shape, the radius of curvature R of the spherical surface of the upstream end portion (500a) of the valve body (50) can be R ≦ D / 2. By setting R ≦ D / 2, the change in the direction of the fluid flow line in the vicinity of the stagnation point of the valve body (50) can be reliably reduced as compared with the case where the valve body is spherical, and thus hysteresis Can be reduced.
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in a claim and this column shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
本発明の一実施形態について説明する。図1は一実施形態に係るリリーフ弁を用いたポンプの断面図、図2は図1のリリーフ弁の拡大断面図である。 An embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a sectional view of a pump using a relief valve according to an embodiment, and FIG. 2 is an enlarged sectional view of the relief valve of FIG.
このポンプは、車両等の燃料タンク内に収容され、燃料タンクから吸入した燃料をエンジン側に供給する燃料ポンプとして用いられる。図1に示すように、ポンプは、燃料を昇圧して吐出するポンプ部1と、このポンプ部1のインペラ12を回転駆動するモータ2とを備え、ポンプ部1およびモータ2は、円筒状のハウジング3内に収容されている。
This pump is housed in a fuel tank of a vehicle or the like, and is used as a fuel pump that supplies fuel sucked from the fuel tank to the engine side. As shown in FIG. 1, the pump includes a
モータ2は、直流モータであり、ハウジング3の内周壁に永久磁石20が環状に配置され、この永久磁石20の内周側に同心円上に電機子21が配置されている。電機子21のシャフト22は、ベアリングホルダ23に支持された軸受部材24と、ポンプ部1のケーシング11に支持された軸受部材24とにより、回転自在に保持されている。電機子21における反ポンプ部側の端部に整流子25が配設されており、図示しない電源から、ターミナル26、図示しないブラシ、および整流子25を介して、電機子21のコイルに電力が供給される。
The
ポンプ部1は、カバー10、ケーシング11、およびインペラ12等から構成されている。ケーシング11は、カバー10よりもモータ2側に配置され、その径方向中心部に軸受部材24が挿入されている。カバー10とケーシング11により空間が形成され、その空間に円板状のインペラ12が回転自在に収容されている。インペラ12の径方向中心部には、電機子21(図1参照)のシャフト22が挿入されており、モータ2によりインペラ12が回転駆動されるようになっている。
The
そして、インペラ12の回転により、燃料タンク内の燃料は、カバー10の吸入通路101から吸入され、さらに昇圧されて、ケーシング11の吐出通路(図示せず)からハウジング3内の空間30へ吐出される。
As the
ハウジング3における反ポンプ部側には、樹脂製のエンドカバー4が配置されている。エンドカバー4は、エンジンに接続される吐出口40を備え、ポンプ1により昇圧されてハウジング3内の空間30へ吐出された燃料は、吐出口40および図示しない燃料配管を介してエンジンに供給されるようになっている。エンドカバー4内には、吐出口40から吐出された燃料の逆流を防止するために図示しない逆止弁が配置されている。なお、空間30および吐出口40は、本発明の主通路を構成する。
A
図1、図2に示すように、エンドカバー4には、空間30から分岐して空間30内の燃料を燃料タンク内に逃がすリリーフ通路41が形成されている。リリーフ通路41の途中には、後述するリリーフ弁5の弁体50が接離する弁座42が形成されている。リリーフ通路41は、弁座42の上流側に位置する円柱状の上流側リリーフ通路穴410と、弁座42の下流側に位置するとともに、上流側リリーフ通路穴410よりも大径の円柱状の下流側リリーフ通路穴411とからなる。なお、以下の説明では、リリーフ弁5の開弁時に下流側リリーフ通路穴411内を弁体50に向かって流れる燃料の流線を、リリーフ燃料流線Aという。因みに、リリーフ燃料流線Aは、上流側リリーフ通路穴410の軸線と平行である。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
リリーフ通路41には、空間30内の燃料圧力を所定圧以下に調整するリリーフ弁5が配置されている。リリーフ弁5は、空間30内の燃料圧力によりリリーフ通路41を開く向きに付勢されるとともに、弁座42と接離してリリーフ通路41を開閉する弁体50と、この弁体50を閉弁向きに付勢するスプリング51とを備えている。
The
弁体50は、2つの円錐を組み合わせた形状になっている。具体的には、燃料流れの上流側に位置する上流弁体部500は、燃料流れに沿って径が拡大する円錐形であり、燃料流れの下流側に位置する下流弁体部501は、燃料流れに沿って径が縮小する円錐形である。なお、上流弁体部500は、少なくとも弁座42と当接する部位よりも上流側が円錐形になっていればよい。
The
上流弁体部500の上流側先端部500aは、球面になっている。ここで、上流側リリーフ通路穴410の直径をDとし、上流弁体部500の上流側先端部500aの球面の曲率半径をRとしたとき、R≦D/2になっている。望ましくは、R≦D/4である。
The
次に、上記構成になるポンプの作動について説明する。電機子21のコイルに電力が供給されると電機子21が回転駆動され、電機子21のシャフト22に固定されたインペラ12も回転駆動される。インペラ12の回転により、燃料タンク内の燃料は、吸入通路101から吸入され、インペラ12の複数の羽根溝(図示せず)の作用によって昇圧される。昇圧された燃料は、ハウジング3内の空間30へ吐出され、吐出口40および図示しない燃料配管を介してエンジンに供給される。
Next, the operation of the pump configured as described above will be described. When electric power is supplied to the coil of the
この際、空間30内の燃料圧力(静圧)が所定圧に達すると、弁体50は燃料圧力によりスプリング51の付勢力に抗して開弁向きに移動され、弁体50が弁座42から離れてリリーフ通路41が開かれる。これにより、空間30内の燃料がリリーフ通路41を介して燃料タンク内に逃がされるため、空間30内の燃料圧力が低下する。
At this time, when the fuel pressure (static pressure) in the
前述したように、一旦リリーフ弁5が開弁すると燃料タンク内に逃がされる燃料の動圧が弁体50に加わるため、ヒステリシスが発生するが、以下述べるように、本実施形態のリリーフ弁5ではそのヒステリシスを小さくすることができる。
As described above, once the
ここで、動圧qは、q=1/2・ρ・V2、で与えられる。なお、ρは燃料の密度、Vは流速である。また、上流側リリーフ通路穴410における流速をV1、弁体50のよどみ点近傍の所定投影面積内における平均流速をV2とすると、流速Vは、V=V1−V2、で与えられる。
Here, the dynamic pressure q is given by q = 1/2 · ρ · V 2 . Here, ρ is the fuel density and V is the flow velocity. Further, when the flow velocity in the upstream
そして、本実施形態のように上流弁体部500を円錐形にした場合は、よどみ点近傍でのリリーフ燃料流線Aの向きの変化が、従来のリリーフ弁(すなわち、弁体50が球状)よりも小さくなる。このため、本実施形態のリリーフ弁5ではよどみ点近傍の平均流速V2が従来のリリーフ弁よりも高くなって動圧が小さくなり、その結果ヒステリシスが小さくなる。
When the
ところで、弁体50が球状の場合は、弁体50の直径は上流側リリーフ通路41穴の直径Dよりも必然的に大きくなり、球状の弁体50の曲率半径をRbとすると、Rb>D/2となる。
By the way, when the
これに対し、弁体50が円錐形の場合、弁体50における上流側先端部の球面の曲率半径Rは、R≦D/2とすることができる。そして、R≦D/2とすることにより、よどみ点近傍でのリリーフ燃料流線Aの向きの変化を、弁体50が球状の場合よりも確実に小さくすることができ、ひいてはヒステリシスを小さくすることができる。
On the other hand, when the
なお、上記実施形態においては、弁体50の下流弁体部501を円錐形にしたが、図3に示す変型例のように、弁体50の下流弁体部501を半球形状にしてもよい。
In the above embodiment, the downstream
(他の実施形態)
上記実施形態では、燃料の圧力を調整する例を示したが、本発明は燃料以外の流体の圧力を調整するリリーフ弁にも適用することができる。
(Other embodiments)
Although the example which adjusts the pressure of fuel was shown in the said embodiment, this invention is applicable also to the relief valve which adjusts the pressure of fluids other than a fuel.
30 空間(主通路)
40 吐出口40(主通路)
41 リリーフ通路
42 弁座
50 弁体
51 スプリング
30 spaces (main passage)
40 Discharge port 40 (main passage)
41
Claims (3)
前記主通路(30、40)内の流体圧力により前記リリーフ通路(41)を開く向きに付勢されるとともに、前記リリーフ通路(41)中に形成された弁座(42)と接離して前記リリーフ通路(41)を開閉する弁体(50)と、この弁体(50)を閉弁向きに付勢するスプリング(51)とを備え、前記弁体(50)は、前記弁座(42)と当接する部位よりも上流側が円錐形であることを特徴とするリリーフ弁。 It is arranged in a relief passage (41) that branches off from the main passage (30, 40) and allows the fluid in the main passage (30, 40) to escape, so that the fluid pressure in the main passage (30, 40) is below a predetermined pressure. In the relief valve to be adjusted,
The relief pressure (41) is urged by the fluid pressure in the main passage (30, 40) to open, and the valve seat (42) formed in the relief passage (41) is brought into contact with and separated from the valve seat (42). A valve body (50) for opening and closing the relief passage (41) and a spring (51) for urging the valve body (50) toward the valve closing direction are provided, and the valve body (50) includes the valve seat (42). A relief valve having a conical shape on the upstream side of the portion in contact with the contact portion.
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