JP2017009004A - 弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】弁装置において、強度的に問題のある継ぎ目を通路形成部材に形成しなくても、副弁体のセットを可能とする。
【解決手段】弁座形成部材５１は、通路形成部材２２内に主弁体２４の下流側に位置するように嵌め込まれ、弁座５１ａを形成する。ケース３１は、電磁ソレノイド３０を収容し、主弁体２４の上流側で通路形成部材２２に接続する。Ｏリング６５は、通路形成部材２２の内周と弁座形成部材５１の外周の間に挟まれ、主弁体２４が弁座５１ａに着座している時に、通路形成部材２２の内周と弁座形成部材５１の外周の間を通って主弁体２４の上流側から下流側に流体が漏れるのを防ぐ。Ｏリング６７は、ケース３１と通路形成部材２２との間に挟まれ、通路２７から通路形成部材２２の外部に流体が漏れるのを防ぐ。このため、強度的に問題がある継ぎ目を通路形成部材２２に形成しなくても、副弁体２６のセットが可能になる。
【選択図】図２

Description

本発明は、弁装置、特に、燃料タンクとキャニスタの間を開閉する弁装置に関する。

従来から、蒸発燃料処理装置の燃料タンクとキャニスタの間を開閉する弁装置として２つの弁体を用いた構成が公知となっている（例えば、特許文献１参照。）。
このような弁装置は、燃料タンクの圧力が比較的高い場合には、吸着能力を超える蒸発燃料がキャニスタに瞬間的に流入しないように通路の開度を絞り、燃料タンクの圧力が比較的低い場合には、燃料タンクの圧力を早期に下げるべくキャニスタ側に蒸発燃料を大量に流すように通路の開度を開く。
特許文献１の構成においては、弁装置は、以下に説明する通路形成部材、主弁体、および、副弁体を備える。

通路形成部材は、流体の流れる通路が形成されている。
主弁体は、通路に収容され、電磁ソレノイドによって駆動されて通路を開閉する。
副弁体は、通路において主弁体の下流側に配され、通路の開放時に自身の上流側と下流側との間に生じる差圧によって駆動され、差圧の増加により通路の開度を絞る。
そして、通路形成部材内に、主弁体が着座する環状の弁座が設けられ、弁座の内周は、通路の一部を成し、主弁体が弁座に着座することで通路が閉じられる。

ここで、特許文献１の弁装置によれば、主弁体が弁座に着座し通路を閉じると、弁座の下流側は燃料タンクとの連通が遮断される。
このため、副弁体は常時、蒸発燃料に晒されることはないので、副弁体の粘着物質付着による動作不良等を抑制することができる。

ところで、特許文献１の弁装置では、副弁体をリターンスプリングとともに通路内にセットするために、通路形成部材の一部、具体的には、キャニスタ側の筒先を、予め、通路形成部材の本体とは別体の部品として設けている。そして、副弁体およびリターンスプリングを本体側の通路に収容した後、筒先を本体に嵌めて溶接等を施すことで、副弁体およびリターンスプリングを本体と筒先とで保持して通路内にセットしている。このため、通路形成部材には、継ぎ目が形成されてしまい継ぎ目部分の強度に問題があった。

特開２０１５−２５４８８号公報

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、弁装置において、強度的に問題のある継ぎ目を通路形成部材に形成しなくても、副弁体のセットを可能とすることにある。

本願発明によれば、弁装置は、以下に説明する通路形成部材、主弁体、副弁体、ケース、弁座形成部材、内部シール部材、および、外部シール部材を備える。
通路形成部材は、流体の流れる通路が形成されている。
主弁体は、通路に収容され、電磁ソレノイドによって駆動されて通路を開閉する。
副弁体は、通路において主弁体の下流側に配され、通路の開放時に自身の上流側と下流側との間に生じる差圧によって駆動され、差圧の増加により通路の開度を絞る。
そして、通路形成部材内に、主弁体が着座する環状の弁座が形成され、弁座の内周は、通路の一部を成し、主弁体が弁座に着座することで通路が閉じられる。

弁座形成部材は、通路形成部材内に主弁体の下流側に位置するように嵌め込まれ、弁座を形成する。
ケースは、電磁ソレノイドを収容し、主弁体の上流側で通路形成部材に接続する。
内部シール部材は、通路形成部材の内周と弁座形成部材の外周とに挟まれ、主弁体が弁座に着座している時に、通路形成部材の内周と弁座形成部材の外周の間を通って主弁体の上流側から下流側に流体が漏れるのを防ぐ。
外部シール部材は、ケースと通路形成部材とに挟まれ、通路から通路形成部材の外部に流体が漏れるのを防ぐ。

これにより、副弁体およびリターンスプリングを通路に収容した後、副弁体およびリターンスプリングを通路形成部材と弁座形成部材とで保持して通路内にセットすることができる。このため、強度的に問題がある継ぎ目を通路形成部材に形成しなくても、副弁体のセットが可能になる。
また、内部シール部材を、通路形成部材の内周と弁座形成部材の外周の間に挟んで保持するとともに、外部シール部材を、ケースと通路形成部材との間に挟んで保持することで、弁座形成部材を通路形成部材内に嵌め込むことに起因する問題を解消することができる。

蒸発燃料処理装置の全体構成図である（実施例）。 弁装置の全体構成図である（実施例）。 副弁体の説明図である（実施例）。 弁装置の全体構成図である（比較例）。 実施例と比較例の比較説明図である（実施例）。

以下、発明を実施するための形態を実施例に基づいて説明する。なお、実施例は具体的な一例を開示するものであり、本発明が実施例に限定されないことは言うまでもない。

実施例の弁装置１の構成を、図１〜３を用いて説明する。
弁装置１は、例えば、燃料タンク３内で発生した蒸発燃料をキャニスタ４に導く蒸発燃料通路５を開閉するものであり、車両に設けられる蒸発燃料処理装置６の１構成要素を成す。

蒸発燃料装置６は、例えば、図１に示すように、燃料タンク３の蒸発燃料をキャニスタ４に吸着保持させ、内燃機関（図示しない。）の運転中に、キャニスタ４が保持する蒸発燃料を内燃機関の吸気通路８に導いてパージするものである。
また、蒸発燃料処理装置６に用いられる各種の電気機能部品は、内燃機関の制御を行う制御装置（以下、ＥＣＵ９と呼ぶことがある。）により動作が制御される。

ここで、燃料タンク３は、ガソリン等の液体燃料を蓄えるものであり、燃料タンク３内の上部空間は気相となっており蒸発燃料を含んでいる。なお、燃料タンク３には、上部空間の圧力を検出するセンサ１０が設けられており、検出される圧力の検出値が、ＥＣＵ９へ出力されて上記電気機能部品の制御に利用される。

キャニスタ４は、蒸発燃料を吸着することで保持する吸着物質（例えば、活性炭等）を収容する容器である。そして、キャニスタ４は、蒸発燃料通路５を介して燃料タンク３の上部空間に接続されるとともに、パージ通路１１を介して吸気通路８の負圧発生範囲（具体的には、スロットルバルブの吸気下流側）に接続される。
なお、パージ通路１１には、パージ通路１１の開閉および開度調整を行うパージ弁１２が設けられている。
また、キャニスタ４には、大気導入通路１３を介して大気が導入可能に設けられ、大気導入通路１３には大気導入弁１４が設けられている。

次に、弁装置１について説明する。
弁装置１は、以下に説明する通路形成部材２２、主弁体２４、および、副弁体２６を具備する。
通路形成部材２２は、蒸発燃料通路５の内、流体がＬ字状に曲がって流れる部分（以下、通路２７と呼ぶ。）を内部に形成するものである。
ここで、通路形成部材２２は、燃料タンク３側の配管が接続されるインレットパイプ２８と、キャニスタ４側の配管の接続されるアウトレットパイプ２９とを備える。

主弁体２４は、電磁ソレノイド３０、ケース３１とともに電磁弁３３を構成している。
ここで、ケース３１は電磁ソレノイド３０を収容するものであり、主弁体２４の上流側で通路形成部材２２に接続する。
なお、電磁弁３３は、閉弁することで燃料タンク３をキャニスタ４に対して密閉する閉鎖バルブであり、通電時に開弁するノーマリクローズ型となっている。

主弁体２４は、有底筒状であって、通路２７に収容され、通路２７を開閉する。
電磁ソレノイド３０は、通電により生じる磁気的吸引力によって主弁体２４を開弁側に駆動するものである。
ここで、電磁ソレノイド３０は、通電されると周囲に磁束を形成するソレノイドコイル４０と、ソレノイドコイル４０とＥＣＵ９の接続を行うためのコネクタ４１と、磁性金属製のアーマチャ４３と、アーマチャ４３および主弁体２４を閉弁側に付勢するリターンスプリング４５を具備する周知の構成である。

また、ソレノイドコイル４０の内周側には磁路を形成するステータコア４６が配され、ソレノイドコイル４０の外周側には磁路を形成するヨーク４７が配されている。
ここで、ステータコア４６およびヨーク４７はソレノイドコイル４０が通電されると磁化される磁性金属製となっている。

副弁体２６は、通路２７において、主弁体２４の下流側に配される。
ここで、副弁体２６は、主弁体２４による通路２７の開放時に自身の上流側と下流側との間に生じる差圧によって駆動され、差圧の増加により通路２７の開度を絞る。
そして、通路形成部材２２は、アウトレットパイプ２９と同軸上に主弁体２４および副弁体２６を収容する。

すなわち、通路形成部材２２では、主弁体２４および副弁体２６を収容するとともに通路２７の通路壁の一部を成す弁体収容筒５０がアウトレットパイプ２９と同軸に設けられている。
また、インレットパイプ２８は、弁体収容筒５０の側面に開口している。
以下の説明では、弁体収容筒５０の中心軸が伸びる方向を「軸方向」と呼ぶ。なお、軸方向は蒸発燃料の流れの方向と一致している。

弁体収容筒５０の内部の主弁体２４と副弁体２６の間には、筒状の弁座形成部材５１が配されている。
ここで、弁座形成部材５１には、主弁体２４の着座する部分であり、内周が通路２７の一部を成す環状の弁座５１ａが形成されている。
そして、主弁体２４が弁座５１ａに着座することで通路２７が閉じられる。

ここで、弁座形成部材５１の上流端とケース３１との間には、ゴム製リング状のダイヤフラム５３の外周縁が狭持されている。さらに、ダイヤフラム５３は、内周縁が主弁体２４とアーマチャ４３との間に狭持されることで通路２７内に導かれた蒸発燃料が電磁ソレノイド３０側へ浸入するのを防ぐ仕切部材となっている。

また、弁座形成部材５１の側面には、インレットパイプ２８から供給される蒸発燃料を弁座形成部材５１の内部に導く開口部が形成されている。
また、弁座形成部材５１の軸方向他端部の内周面には、副弁体２６を摺動自在に支持するガイド面５５が設けられている。そして、弁体収容筒５０に設けられるガイド面５６とともに副弁体２６を摺動自在に支持している。

ここで、副弁体２６について詳しく説明する。
副弁体２６は、弁座５７、リターンスプリング５８とともに流体の圧力差によって作動するいわゆる２段切替弁５９を構成する。
弁座５７は、弁体収容筒５０において、ガイド面５６の下流端に円環状に設けられている。

副弁体２６は、弁座５７の上流側で軸方向に移動自在に支持され、自身の上流側の流体圧によって下流側に付勢されている。
リターンスプリング５８は、副弁体２６を上流側に付勢する。
副弁体２６は、図３（ａ）に示すように下流側の弁座５７に着座した状態でも自身の上流側と下流側との間で流体の通過を可能とする貫通孔２６ａを有し、ガイド面５６に摺接しながら移動自在に支持されている。
そして、副弁体２６は、以下に説明する弁部２６ｂ、小径筒２６ｃ、上流ガイド２６ｄ、複数の脚部２６ｅを有する。

先ず、弁部２６ｂは、通路２７を開閉する部分であり、上流側の流体圧およびリターンスプリング５８の付勢力を受ける。
弁部２６ｂの上流側の部分は、下流側ほど径大になる円錐形状のテーパをなし、主に上流側の面で流体圧を上流側から受ける。

弁部２６ｂの下流側の部分は、下流端にゴム製の着座部の設けられる円筒形状であり、外周面がガイド面５６に摺接する。ガイド面５６は、弁体収容筒５０において弁座形成部材５１の下流端と弁座５７との間に設けられている。具体的には、ガイド面５６は、弁体収容筒５０の内周壁から内周側に向かって突出する複数のリブ６０の内周端面に設けられている。そして、周方向に隣合うリブ６０同士の間に形成される空間は、副弁体２６が上流側へ移動した場合に流体が弁部２６ｂの周囲を迂回して流れる通路となる。

小径筒２６ｃは弁部２６ｂの下流側の中央の根元から軸方向に設けられており、貫通孔２６ａは弁部２６ｂの中央を貫通して小径筒２６ｃの内周に至るように設けられる。なお、貫通孔２６ａは、ラバールノズル形状に設けてもよい（図２参照。）。

上流ガイド２６ｄは、弁部２６ｂの上流側で円筒状に設けられ、ガイド面５５により摺動自在に支持される。そして、弁部２６ｂと上流ガイド２６ｄとは複数の脚部２６ｅによって結合されている。
なお、上流ガイド２６ｄの上流端にもゴム製の着座部が設けられている。

リターンスプリング５８は、図３（ｂ）に示すように、略円錐状に巻かれた圧縮コイルバネであり、弁座５７より下流側の通路壁に形成されたバネ座と副弁体２６に設けられたバネ座との間に圧縮された状態で組み付けられる。なお、副弁体２６のバネ座は小径筒２６ｃの根元に設けられる。

以上の構成を有する２段切替弁５９は、図３（ｃ）に示すように大開度状態と小開度状態とを切り替える。
大開度状態とは、弁部２６ｂが弁座５７から離座した状態であって弁部２６ｂの外周側および貫通孔２６ａの両方を流体が通過する状態であり、小開度状態とは、弁部２６ｂが弁座５７に着座した状態であって貫通孔２６ａのみを流体が通過する状態である。

電磁弁３３が開弁したときには燃料タンク３内の圧力が高く、上流側から弁部２６ｂに作用する流体圧が高いため、弁部２６ｂが弁座５７に着座して小開度状態となる。
逆に、燃料タンク３内の圧力が低く、上流側から弁部２６ｂに作用する流体圧が低い場合、弁部２６ｂが弁座５７から離座して大開度状態となる。

[実施例の特徴]
実施例の特徴を、図１を用いて説明する。
弁座形成部材５１は、通路形成部材２２内に嵌め込まれるとともに、上流側の端部に形成されるフランジ部５１ｄがケース３１と弁体収容筒５０の端に挟まれて支持されている。

ここで、弁座形成部材５１の外周には周溝５１ｅが弁座５１ａの下流側に設けられる。 そして、弁座形成部材５１は、内部シール部材であるＯリング６５が周溝５１ｅに嵌め込まれた状態で弁体収容筒５０内に嵌め込まれる。
これにより、Ｏリング６５は、通路形成部材２２の内周と弁座形成部材５１との間に挟まれる（図５（ａ）参照。）。

このため、通路形成部材２２の内周と弁座形成部材５１との間の隙間がＯリング６５によって塞がれる。
この結果、主弁体２４が弁座５１ａに着座している時に、通路形成部材２２の内周と弁座形成部材５１の外周の間の径方向の隙間を通って主弁体２４の上流側から下流側に流体が漏れるのを防ぐ。

また、ケース３１と通路形成部材２２との間には、通路形成部材２２に設けられる環状溝６６が設けられている。
環状溝６６は、弁体収容筒５０の上流端に設けられる通路２７を取り囲むように設けられた溝である。
そして、環状溝６６に外部シール部材であるＯリング６７が嵌め込まれ、ケース３１と通路形成部材２２とを環状のクランプ６８によって固定することで、Ｏリング６７はケース３１と通路形成部材２２との間に挟まれる。
これにより、Ｏリング６７によって通路２７から通路形成部材２２の外部に流体が漏れるのを防いでいる。

〔実施例の効果〕
弁座形成部材５１は、通路形成部材２２内に主弁体２４の下流側に位置するように嵌め込まれ、弁座５１ａを形成する。
ケース３１は、電磁ソレノイド３０を収容し、主弁体２４の上流側で通路形成部材２２に接続する。

Ｏリング６５は、通路形成部材２２の内周と弁座形成部材５１の外周の間に挟まれている。
そして、主弁体２４が弁座５１ａに着座している時に、通路形成部材２２の内周と弁座形成部材５１の外周の間を通って主弁体の上流側から下流側に流体が漏れるのを防いでいる。

これにより、副弁体２６およびリターンスプリング５８を通路２７に収容した後、副弁体２６およびリターンスプリング５８を通路形成部材２２と弁座形成部材５１とで保持して通路２７内にセットすることができる。このため、アウトレットポート２９を通路形成部材２２の本体とは別体の部品として設ける必要はない。この結果、強度的に問題がある継ぎ目を通路形成部材２２に形成しなくても、副弁体２６のセットが可能になる。

また、Ｏリング６７は、ケース３１と通路形成部材２２との間に挟まれ、通路２７から通路形成部材２２の外部に流体が漏れるのを防ぐ。
ここで、図４において、比較例の弁装置１Ａを示す。
なお、図４の比較例の弁装置１Ａにおいては、実施例と同一機能物には同一符号を付して表している。

弁装置１Ａにおいては、弁座形成部材５１の弁座５１ａの上流側の外周に周溝６６が設けられている。
そして周溝６６にＯリング６７が嵌め込まれた状態で弁座形成部材５１は通路形成部材２２内に嵌め込まれる。
すなわち、弁装置１Ａの弁座形成部材５１は、周溝５１ｅにＯリング６５、周溝６６にＯリング６７が配された状態で、通路形成部材２２に嵌め込まれる（図５（ａ）参照。）。

一方、実施例の弁座形成部材５１は、周溝５１ｅにＯリング６５を有するだけであるため、通路形成部材２２内に弁座形成部材５１を嵌め込む際の力が少なくて済む（図５（ａ）参照。）。
この結果、実施例において通路形成部材２２内に弁座形成部材５１を嵌め込む際に弁座形成部材５１が軸方向に対して傾く可能性を抑制することができる（図５（ｂ）参照。）。

また、通路形成部材２２内に弁座形成部材５１を嵌め込む際の力が少なくて済むため、実施例における弁座形成部材５１自体を薄く形成することもできる（図２、図４参照。）。
このため、弁座５１ａに主弁体２４が着座する際の着座音の伝達経路が少なくなるため、着座音の伝達を抑制することができる。

この結果、Ｏリング６５を、通路形成部材２２の内周と弁座形成部材５１の外周の間に挟んで保持するとともに、Ｏリング６７を、ケース３１と通路形成部材２２との間に挟んで保持することで、弁座形成部材５１を通路形成部材２２内に嵌め込むことに起因する問題を解消することができる。

１ 弁装置 ２２ 通路形成部材 ２４ 主弁体 ２６ 副弁体 ２７通路
３０ 電磁ソレノイド ５１ 弁座形成部材 ５１ａ 弁座
６５ Ｏリング（内部シール部材） ６７ Ｏリング（外部シール部材）

Claims (2)

1. 流体の流れる通路（２７）を形成する通路形成部材（２２）と、
   前記通路に収容され、電磁ソレノイド（３０）によって駆動されて前記通路を開閉する主弁体（２４）と、
   前記通路において前記主弁体の下流側に配され、前記通路の開放時に自身の上流側と下流側との間に生じる差圧によって駆動され、前記差圧の増加により前記通路の開度を絞る副弁体（２６）とを備え、
   前記通路形成部材内に、前記主弁体が着座する環状の弁座（５１ａ）が形成され、
   前記弁座の内周は、前記通路の一部を成し、
   前記主弁体が前記弁座に着座することで前記通路が閉じられる弁装置（１）において、
   前記通路形成部材内に、前記主弁体の下流側に位置するように嵌め込まれ、前記弁座を形成する弁座形成部材（５１）と、
   前記電磁ソレノイドを収容し、前記主弁体の上流側で前記通路形成部材に接続するケース（３０）と、
   前記通路形成部材の内周と前記弁座形成部材の外周とに挟まれ、前記主弁体が前記弁座に着座している時に、前記通路形成部材の内周と前記弁座形成部材の外周の間を通って前記主弁体の上流側から下流側に流体が漏れるのを防ぐ内部シール部材（６５）と、
   前記ケースと前記通路形成部材とに挟まれ、前記通路から前記通路形成部材の外部に流体が漏れるのを防ぐ外部シール部材（６７）とを備えることを特徴とする弁装置。
2. 請求項１に記載の弁装置において、
   車両に搭載される燃料タンク（３）と蒸発燃料を保持するキャニスタ（４）との間を連通する蒸発燃料通路（５）に配されることを特徴とする弁装置。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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