JP2014109326A - 流体制御弁 - Google Patents

Abstract

【課題】流体の圧損を低減可能な流体制御弁を提供する。
【解決手段】第１ハウジング２０および第２ハウジング３０は、流体室１００、当該流体室１００に流入する流体が通過する流入口２３、および、流体室１００から流出する流体が通過する流出口２４を有している。第１筒部５０は、一方の端部が流入口２３に接続するよう設けられている。第２筒部６０は、一方の端部が流出口２４に接続するよう流体室１００に設けられている。第１弁部７０は、第２筒部６０の他方の端部開口を開閉可能に設けられている。第１筒部５０および第２筒部６０は、互いの軸（Ａｘ１、Ａｘ２）が交差することなく、かつ、非平行となるよう設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、流体の流れを制御する流体制御弁に関する。

従来、弁部を往復移動させることにより流体の流れを制御する流体制御弁が知られている。例えば特許文献１には、流体の流れを制御することにより、燃料タンク内の蒸発燃料の吸気管内への排出量を調整する流体制御弁が開示されている。この流体制御弁では、ハウジングの外側に第１筒部が設けられ、ハウジング内の流体室に第２筒部が設けられている。

特開２００７−１８７２２２号公報

特許文献１の流体制御弁は、流体が第１筒部、流体室および第２筒部を経由して流体制御弁内部を流通可能なよう構成されている。ところで、特許文献１の流体制御弁では、第１筒部、ハウジングおよび第２筒部は、樹脂により一体に形成されている。また、樹脂成形品の型割り簡素化のため、第２筒部はハウジングの軸に沿うよう流体室の中央に設けられ、第１筒部は軸がハウジングの軸に直交するようハウジングの外側に設けられている。つまり、特許文献１の流体制御弁では、第１筒部および第２筒部は、互いの軸が交差するよう設けられている。そのため、第１筒部を経由して流体室に流体が流入した場合、流体は第２筒部の外壁に衝突する。これにより、流体室において流体の衝突による乱流が発生したり、衝突抵抗が増大したりするおそれがある。したがって、流体制御弁の流体室を流通する流体の圧損が増大するおそれがある。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、流体の圧損を低減可能な流体制御弁を提供することにある。

本発明の流体制御弁は、ハウジングと第１筒部と第２筒部と弁部とを備えている。ハウジングは、流体室、当該流体室に流入する流体が通過する流入口、および、流体室から流出する流体が通過する流出口を有している。第１筒部は、一方の端部が流入口に接続するよう設けられている。第２筒部は、一方の端部が流出口に接続するよう流体室に設けられている。弁部は、第２筒部の他方の端部開口を開閉可能に設けられている。

本発明では、第１筒部および第２筒部は、互いの軸が交差することなく、かつ、非平行となるよう設けられている。そのため、第１筒部を経由して流入口から流体室に流入した流体が第２筒部の外壁に衝突するのを抑制することができる。これにより、流体室における流体の衝突による乱流の発生、および、衝突抵抗の増大を抑制することができ、流体制御弁の流体室を流通する流体の圧損を低減することができる。

本発明の第１実施形態による流体制御弁を示す模式的断面図。 図１のＩＩ−ＩＩ線断面図。 本発明の第１実施形態による流体制御弁を適用した蒸発燃料処理システムを示す模式図。 比較例を示す模式的断面図。 本発明の第２実施形態による流体制御弁を示す模式的断面図。

以下、本発明の複数の実施形態による流体制御弁を図面に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において、実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）

本発明の第１実施形態による流体制御弁を適用した蒸発燃料処理システムを図３に示す。
まず、蒸発燃料処理システム１０について、図３に基づき説明する。蒸発燃料処理システム１０は、パージバルブ１１、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）２、キャニスタ１２、大気フィルタ１３および流体制御弁１等を備えている。

パージバルブ１１は、図示しない内燃機関の吸気管３に接続するパージ通路４に設けられている。パージバルブ１１は、パージ通路４の流体の流れを許容または遮断するよう、ＥＣＵ２により作動が制御される。
キャニスタ１２は、パージ通路４の吸気管３とは反対側の端部と、燃料タンク５に接続するタンク通路６の燃料タンク５とは反対側の端部と、に接続している。これにより、燃料タンク５で発生した蒸発燃料は、タンク通路６を流れ、キャニスタ１２に吸着される。

大気フィルタ１３は、キャニスタ１２に接続する大気通路７に設けられている。大気フィルタ１３は、大気通路７を流れる大気中の異物を捕集する。ＥＣＵ２は、スロットルバルブ８の作動を制御することにより吸気管３を流れる吸気の量を調整可能である（図３参照）。
内燃機関が運転しているとき、吸気管３内には、スロットルバルブ８の開度に応じて負圧が発生する。そのため、このとき、大気通路７およびパージ通路４の流体の流れを許容するようパージバルブ１１を作動させると、キャニスタ１２に吸着した蒸発燃料は、パージ通路４を経由して吸気管３内に排出、すなわちパージされる。

流体制御弁１は、タンク通路６に設けられる。流体制御弁１は、タンク通路６の流体の流れを許容または遮断するよう、ＥＣＵ２により作動が制御される。これにより、燃料タンク５で発生した蒸発燃料のキャニスタ１２への吸着量が制御される。このように、本実施形態では、流体制御弁１は、燃料タンク５の封鎖弁として機能する。

次に、流体制御弁１について、図１、２に基づき詳細に説明する。
流体制御弁１は、第１ハウジング２０、第２ハウジング３０、第３ハウジング４０、第１筒部５０、第２筒部６０、第１弁部７０、電磁駆動部８０および第２弁部９０等を備えている。

第１ハウジング２０は、例えば樹脂により形成されている。第１ハウジング２０は、筒部２１、板部２２、流入口２３、流出口２４、穴部２５、筒部２６および筒部２７等を有している。筒部２１は、図１、２に示すように、筒状に形成されている。板部２２は、筒部２１の一方の端部を塞ぐよう筒部２１と一体に形成されている。流入口２３は、筒部２１の外壁と内壁とを接続するよう形成されている。流出口２４は、板部２２を板厚方向に貫くよう形成されている。穴部２５は、板部２２を板厚方向に貫くよう、流出口２４とは異なる位置に形成されている。筒部２６は、穴部２５から筒部２１とは反対側へ筒状に延びるよう板部２２と一体に形成されている。筒部２７は、板部２２から筒部２１とは反対側へ筒状に延びるよう板部２２と一体に形成されている。ここで、流出口２４および穴部２５は、筒部２７の内側に位置するよう板部２２に形成されている。

第２ハウジング３０は、例えば樹脂により形成され、第１ハウジング２０の筒部２１の板部２２とは反対側に設けられている。第２ハウジング３０は、板部３１、穴部３２および筒部３３等を有している。板部３１は、第１ハウジング２０の筒部２１の板部２２とは反対側の端部開口を塞ぐようにして設けられている。穴部３２は、板部３１を板厚方向に貫くよう略円形状に形成されている。筒部３３は、有底の略円筒状に形成され、底部とは反対側の端部が穴部３２に接続するよう板部３１と一体に形成されている。これにより、筒部３３の内側に収容部３４が形成されている。また、第１ハウジング２０と第２ハウジング３０との間には、収容部３４を含む流体室１００が形成されている。

第３ハウジング４０は、例えば樹脂により形成され、第１ハウジング２０の第２ハウジング３０とは反対側に設けられている。第３ハウジング４０は、板部４１、穴部４２、穴部４３、筒部４５および筒部４６等を有している。板部４１は、第１ハウジング２０の筒部２７の板部２２とは反対側の端部開口を塞ぐようにして設けられている。穴部４２は、板部４１を板厚方向に貫くよう形成されている。ここで、穴部４２は、第１ハウジング２０の流出口２４に対応する位置に形成されている。穴部４３は、板部４１を板厚方向に貫くよう、穴部４２とは異なる位置に形成されている。ここで、穴部４３は、第１ハウジング２０の穴部２５に対応する位置に形成されている。筒部４５は、穴部４２から第１ハウジング２０とは反対側へ筒状に延びるよう板部４１と一体に形成されている。筒部４５の板部４１とは反対側の端部は、タンク通路６を経由してキャニスタ１２に接続している。筒部４６は、有底筒状に形成され、底部とは反対側の端部が穴部４３に接続するよう板部４１と一体に形成されている。これにより、筒部４６の内側に収容部４７が形成されている。

第１筒部５０は、例えば樹脂により略円筒状に形成されている。第１筒部５０は、一方の端部が第１ハウジング２０の流入口２３に接続するよう第１ハウジング２０と一体に形成されている。第１筒部５０の他方の端部は、タンク通路６を経由して燃料タンク５に接続している。そのため、燃料タンク５内の蒸発燃料を含む流体は、第１筒部５０および流入口２３を経由して流体室１００に流入する。

第２筒部６０は、例えば樹脂により略円筒状に形成されている。第２筒部６０は、大径部６１および小径部６２からなる。大径部６１は、一方の端部が第１ハウジング２０の流出口２４に接続するよう第１ハウジング２０と一体に形成されている。小径部６２は、大径部６１より外径が小さく、一方の端部が大径部６１の他方の端部に接続するよう大径部６１と一体に形成されている。なお、大径部６１と小径部６２とは同軸となるよう形成されている。このように、第２筒部６０は、一方の端部が第１ハウジング２０の流出口２４に接続するよう第１ハウジング２０と一体に形成されている。

上記構成により、第１筒部５０を経由して流体室１００に流入した蒸発燃料を含む流体は、第２筒部６０の他方の端部開口、流出口２４、筒部４５、タンク通路６を経由してキャニスタ１２へ導かれる。
このように、流体室１００に流入する流体は第１ハウジング２０の流入口２３を通過し、流体室１００から流出する流体は流出口２４を通過する。ここで、第１ハウジング２０および第２ハウジング３０は、特許請求の範囲における「ハウジング」に対応している。

第１弁部７０は、弁部材７１、ホルダ７２および付勢部材７３等を有している。弁部材７１は、例えばゴム等の弾性体により形成され、第２筒部６０の他方の端部開口に当接可能なよう第２ハウジング３０の収容部３４に設けられている。ホルダ７２は、磁性体により有底筒状に形成され、底部で弁部材７１を保持している。ホルダ７２は、弁部材７１とともに軸方向に往復移動可能なよう収容部３４に設けられている。これにより、ホルダ７２が軸方向に往復移動すると、弁部材７１が第２筒部６０の他方の端部開口に当接または離間することにより、第２筒部６０の他方の端部開口が開閉される。付勢部材７３は、例えばコイルスプリングであり、ホルダ７２および弁部材７１を、弁部材７１が第２筒部６０の他方の端部開口を閉じる方向、すなわち、閉弁方向に付勢するよう設けられている。

電磁駆動部８０は、第２ハウジング３０の収容部３４に設けられている。電磁駆動部８０は、ステータ８１、コイル８２、ヨーク８３およびストッパ８４等を有している。ステータ８１は、磁性体により筒状に形成され、収容部３４に固定されるようにして設けられている。コイル８２は、環状に形成され、ステータ８１の径方向外側に設けられている。ヨーク８３は、磁性体により筒状に形成され、コイル８２の径方向外側に設けられ、一方の端部がステータ８１の一方の端部に当接するよう、かつ、他方の端部がステータ８１の他方の端部に当接するよう収容部３４に設けられている。

ストッパ８４は、例えば樹脂により略円柱状に形成され、一方の端部がステータ８１の内壁に嵌合するよう、かつ、他方の端部がホルダ７２の内側に位置するよう、ステータ８１の内側に設けられている。付勢部材７３の弁部材７１とは反対側の端部は、ストッパ８４の他方の端部に当接している。ホルダ７２および弁部材７１が付勢部材７３の付勢力に抗して第２筒部６０の他方の端部開口から離間する方向、すなわち、開弁方向に移動すると、弁部材７１は、ストッパ８４の他方の端部に当接する。これにより、ホルダ７２および弁部材７１の開弁方向への過度の移動が規制される。

コイル８２は、通電により磁束を生じる。これにより、ステータ８１、ヨーク８３およびホルダ７２に磁気回路が形成される。すると、ホルダ７２は、弁部材７１とともに、付勢部材７３の付勢力に抗して開弁方向に吸引される。その結果、弁部材７１が開弁し、流体室１００から第２筒部６０の内側を経由して第１ハウジング２０外、すなわち、キャニスタ１２側へ流出する流体の流れが許容される。

その後、コイル８２への通電が停止するとコイル８２の磁束が消滅するため、ホルダ７２および弁部材７１は、付勢部材７３の付勢力により閉弁方向に移動する。その結果、弁部材７１が閉弁し、流体室１００から第２筒部６０の内側を経由してキャニスタ１２側へ流出する流体の流れが遮断される。第１弁部７０は、コイル８２への通電がオフのとき、閉弁状態である。すなわち、第１弁部７０は、ノーマリークローズ型の弁である。ここで、第１弁部７０は、特許請求の範囲における「弁部」に対応している。

ＥＣＵ２は、コイル８２に供給する電力を調整可能である。そのため、ＥＣＵ２は、第１弁部７０の開閉弁状態を制御可能である。よって、ＥＣＵ２は、流体室１００から第２筒部６０の内側を経由してキャニスタ１２側へ流出する流体の流れを制御可能である。ＥＣＵ２は、例えば燃料タンク５の内圧やキャニスタ１２への蒸発燃料の吸着量等に基づき第１弁部７０の開閉弁状態を制御する。

第２弁部９０は、弁部材９１、ホルダ９２および付勢部材９３等を有している。弁部材９１は、例えばゴム等の弾性体により形成され、筒部２６の板部２２とは反対側の端部開口に当接可能なよう、第３ハウジング４０の収容部４７に設けられている。ホルダ９２は、例えば金属により有底筒状に形成され、底部で弁部材９１を保持している。ホルダ９２は、弁部材９１とともに軸方向に往復移動可能なよう収容部４７に設けられている。これにより、ホルダ９２が軸方向に往復移動すると、弁部材９１が筒部２６の板部２２とは反対側の端部開口に当接または離間することにより、筒部２６の端部開口が開閉される。付勢部材９３は、例えばコイルスプリングであり、弁部材９１とは反対側の端部が第３ハウジング４０の筒部４６の底部に当接するよう設けられている。付勢部材９３は、ホルダ９２および弁部材９１を、弁部材９１が筒部２６の板部２２とは反対側の端部開口を閉じる方向、すなわち、閉弁方向に付勢している。

流体室１００の圧力が所定値以上になると、ホルダ９２および弁部材９１は、付勢部材９３の付勢力に抗して筒部２６の板部２２とは反対側の端部開口から離間する方向、すなわち、開弁方向に移動し、開弁する。これにより、流体室１００（燃料タンク５）の圧力を低減することができる。このように、第２弁部９０は所謂リリーフ弁として機能する。

図１、２に示すように、本実施形態では、第１筒部５０および第２筒部６０は、互いの軸（第１筒部５０の軸：Ａｘ１、第２筒部６０の軸：Ａｘ２）が交差することなく、かつ、非平行となるよう設けられている。より具体的には、本実施形態では、第１筒部５０および第２筒部６０は、第１筒部５０の軸Ａｘ１を含む仮想平面が、第２筒部６０の軸Ａｘ２に対し垂直となるよう設けられている。

なお、図２に示すように、本実施形態では、第２筒部６０は、第１ハウジング２０の中央に位置するよう形成されている。一方、第１筒部５０は、第１ハウジング２０の中央に対し所定量オフセットした位置に形成されている。
上記構成により、第１筒部５０を経由して流入口２３から流体室１００に流入した流体は、第２筒部６０の外壁に衝突しない（図２参照）。

また、本実施形態では、図２に示すように、流体室１００を形成する第１ハウジング２０の内壁のうち第１筒部５０の軸Ａｘ１が通過する箇所、および、その周囲は、曲面状に形成されている。より具体的には、本実施形態では、流体室１００を形成する第１ハウジング２０の内壁のうち第１筒部５０の軸Ａｘ１が通過する箇所、および、その周囲は、第２筒部６０の軸Ａｘ２を中心とする仮想円筒面の一部に一致する。そのため、第１筒部５０を経由して流入口２３から流体室１００に流入した流体は、第１ハウジング２０の曲面状の内壁に沿って流れ、第２筒部６０の端部開口に導かれる。

次に、比較例を示すことにより、本発明の比較例に対する有利な点を明らかにする。図４に示す比較例による流体制御弁は、第１筒部と第２筒部との位置関係が本実施形態と異なる。
比較例では、第２筒部６０は、第１ハウジング２０の中央に位置するよう形成されている。また、第１筒部５０は、第１ハウジング２０の中央に対応する位置に形成されている。つまり、比較例では、第１筒部５０および第２筒部６０は、互いの軸（第１筒部５０の軸：Ａｘ１、第２筒部６０の軸：Ａｘ２）が交差するよう設けられている。つまり、比較例は、第１筒部５０および第２筒部６０の配置に関し、上述の従来の流体制御弁の構成に類似した構成である。そのため、比較例では、第１筒部５０を経由して流体室１００に流体が流入すると、流体は第２筒部６０の外壁に衝突する。これにより、流体室１００において、流体の衝突による乱流が発生したり、衝突抵抗が増大したりするおそれがある。したがって、流体制御弁の流体室１００を流通する流体の圧損が増大するおそれがある。

一方、図２に示すように、本実施形態による流体制御弁１では、第１筒部５０を経由して流入口２３から流体室１００に流入した流体は、第２筒部６０の外壁に衝突しないため、流体室１００における流体の衝突による乱流の発生、および、衝突抵抗の増大を抑制することができる。その結果、流体制御弁１の流体室１００を流通する流体の圧損を低減することができる。

以上説明したように、本実施形態では、第１ハウジング２０および第２ハウジング３０は、流体室１００、当該流体室１００に流入する流体が通過する流入口２３、および、流体室１００から流出する流体が通過する流出口２４を有している。第１筒部５０は、一方の端部が流入口２３に接続するよう設けられている。第２筒部６０は、一方の端部が流出口２４に接続するよう流体室１００に設けられている。第１弁部７０は、第２筒部６０の他方の端部開口を開閉可能に設けられている。

そして、本実施形態では、第１筒部５０および第２筒部６０は、互いの軸（Ａｘ１、Ａｘ２）が交差することなく、かつ、非平行となるよう設けられている。そのため、第１筒部５０を経由して流入口２３から流体室１００に流入した流体が第２筒部６０の外壁に衝突するのを抑制することができる。これにより、流体室１００における流体の衝突による乱流の発生、および、衝突抵抗の増大を抑制することができ、流体制御弁１の流体室１００を流通する流体の圧損を低減することができる。
また、より具体的には、本実施形態では、第１筒部５０および第２筒部６０は、一方の軸（Ａｘ１）を含む仮想平面が、他方の軸（Ａｘ２）に対し垂直となるよう設けられている。

また、本実施形態では、流体室１００を形成する第１ハウジング２０の内壁のうち第１筒部５０の軸Ａｘ１が通過する箇所、および、その周囲は、曲面状に形成されている。そのため、第１筒部５０を経由して流入口２３から流体室１００に流入した流体は、第１ハウジング２０の曲面状の内壁に沿って流れ、第２筒部６０の端部開口に導かれる。したがって、流体室１００における流体の衝突による乱流の発生、および、衝突抵抗の増大をより抑制することができ、流体制御弁１の流体室１００を流通する流体の圧損をより低減することができる。

また、第１ハウジング２０、第１筒部５０および第２筒部６０は、樹脂により一体に形成されている。よって、流体室１００の流入口２３および流出口２４周りを気密に保つことができる。また、部材点数および組付コストを低減することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による流体制御弁を図５に示す。
第２実施形態では、案内壁２８をさらに備えている。案内壁２８は、例えば樹脂により形成されている。案内壁２８は、円筒状の部材を周方向に一部切り取ったような形状に形成されている。案内壁２８は、凹形状の曲面側が第１ハウジング２０の筒部２１の曲面状の内壁と滑らかに接続するよう設けられている。そのため、第１筒部５０を経由して流入口２３から流体室１００に流入した流体は、第１ハウジング２０の曲面状の内壁に沿って流れ、案内壁２８の凹形状の曲面に沿って流れ、第２筒部６０の流出口２４とは反対側の端部開口に導かれる。

以上説明したように、本実施形態では、流体室１００に設けられ、第１筒部５０の流入口２３側の端部から流体室１００に流入した流体を第２筒部６０の流出口２４とは反対側の端部開口に導く案内壁２８をさらに備えている。そのため、第１筒部５０を経由して流入口２３から流体室１００に流入した流体は、第２筒部６０の流出口２４とは反対側の端部開口により円滑に導かれる。これにより、流体制御弁１の流体室１００を流通する流体の圧損をさらに低減することができる。

（他の実施形態）
本発明の他の実施形態では、第１筒部および第２筒部は、互いの軸が交差することなく、かつ、非平行となるよう設けられているのであれば、一方の軸を含む仮想平面が他方の軸に対し垂直となるよう設けられていなくてもよい。つまり、第１筒部および第２筒部は、一方の軸を含む仮想平面が他方の軸に対し傾斜するよう設けられていてもよい。

また、本発明の他の実施形態では、流体室を形成するハウジングの内壁のうち第１筒部の軸が通過する箇所、および、その周囲は、曲面状に限らず、平面状に形成されていてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、ハウジング、第１筒部および第２筒部は一体に形成されていなくてもよい。ただし、ハウジングと第１筒部と第２筒部との間の気密性を考慮すると、ハウジング、第１筒部および第２筒部は一体に形成されていることが望ましい。
また、本発明の他の実施形態では、案内壁は例えば第１ハウジングと一体に形成されていてもよい。

また、本発明の他の実施形態では、第２弁部を備えていなくてもよい。また、第３ハウジングを備えていなくてもよい。
本発明は、燃料タンクから流出する蒸発燃料を含む空気を遮断する封鎖弁として適用するに限らず、他の流体の流れを制御する流体制御弁に適用してもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態に適用可能である。

１ ・・・・・流体制御弁
２３ ・・・・流入口
２４ ・・・・流出口
２０ ・・・・第１ハウジング（ハウジング）
３０ ・・・・第２ハウジング（ハウジング）
５０ ・・・・第１筒部
６０ ・・・・第２筒部
７０ ・・・・第１弁部（弁部）
１００ ・・・流体室
Ａｘ１ ・・・第１筒部の軸
Ａｘ２ ・・・第２筒部の軸

Claims (5)

1. 流体室（１００）、当該流体室に流入する流体が通過する流入口（２３）、および、前記流体室から流出する流体が通過する流出口（２４）を有するハウジング（２０、３０）と、
   一方の端部が前記流入口に接続するよう設けられる第１筒部（５０）と、
   一方の端部が前記流出口に接続するよう前記流体室に設けられる第２筒部（６０）と、
   前記第２筒部の他方の端部開口を開閉可能に設けられる弁部（７０）と、を備え、
   前記第１筒部および前記第２筒部は、互いの軸（Ａｘ１、Ａｘ２）が交差することなく、かつ、非平行となるよう設けられていることを特徴とする流体制御弁（１）。
2. 前記第１筒部および第２筒部は、一方の軸を含む仮想平面が他方の軸に対し垂直となるよう設けられていることを特徴とする請求項１に記載の流体制御弁。
3. 前記流体室を形成する前記ハウジングの内壁のうち前記第１筒部の軸が通過する箇所、および、その周囲は、曲面状に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の流体制御弁。
4. 前記流体室に設けられ、前記第１筒部の一方の端部から前記流体室に流入した流体を前記第２筒部の他方の端部開口に導く案内壁（２８）をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の流体制御弁。
5. 前記ハウジング、前記第１筒部および前記第２筒部は、樹脂により一体に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の流体制御弁。

Images