JP2020020366A - 圧力制御弁 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力制御弁の開弁時の応答性を向上する。【解決手段】圧力制御弁（１００、１００ａ）は、流体流入部（１１、１１ａ）と流体流出部（１２、１２ａ）とを連通させる開口部（１３）を有するハウジング（１０、１０ａ）と、閉弁状態において開口部（１３）を封止する弁部（５１）を有する弁体（５０）と、コイルバネ（６０）とを備え、ハウジング（１０、１０ａ）には、移動方向（Ｄ）と直交する径方向に沿った弁部（５１）との間の隙間（Ｃ１）が閉弁状態において０．０２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である第１部分（１５）と、第１部分（１５）の流体流出部（１２）側に連なり第１部分（１５）よりも流路断面積の大きい第２部分（１６）とが形成されており、移動方向（Ｄ）に沿った０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の予め定められた距離（Ｌ１）を閉弁状態における隙間（Ｃ１）を維持して弁体（５０）が移動することにより、閉弁状態から開弁状態に切り替わる。【選択図】図１

Description

本発明は、燃料供給装置に用いられる圧力制御弁に関する。

従来から、燃料供給装置において、燃料タンクとキャニスタとの間等に圧力制御弁が配置されることがある。例えば、特許文献１および特許文献２に記載の圧力制御弁では、弁体がスプリングにより付勢されて閉弁しており、燃料タンク内の圧力値が上昇することで弁体が押されて開弁する。これにより、燃料タンク内の燃料蒸気が燃料タンクの外部へと排出される。

特開２００８−５０９３６５号公報 特開２００２−１６１８２０号公報

燃料タンク内の圧力値は、液体状態の燃料の蒸発を抑制するために、所定値以上に保たれることが望ましい。このため、燃料タンク内の圧力値が所定値未満の場合には、圧力制御弁が閉弁していることが望ましい。他方、燃料の蒸発によって燃料タンク内の圧力値が許容範囲以上となる場合には、圧力制御弁が開弁することによって、燃料蒸気が燃料タンクの外部へと迅速に排出されることが望ましい。したがって、圧力制御弁には、開弁時における良好な応答性が要求される。しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載の圧力制御弁では、開弁時の応答性の点で改善の余地があった。このため、圧力制御弁の開弁時の応答性を向上できる技術が求められていた。

本発明は、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本発明の一形態によれば、圧力制御弁が提供される。この圧力制御弁は、タンク内の圧力を制御する圧力制御弁であって；前記タンクの内部から流体が流入する流体流入部と、前記タンクの外部へと前記流体を流出させる流体流出部と、前記流体流入部と前記流体流出部とを連通させる開口部と、を有するハウジングと；前記開口部の周りに形成された弁座と；前記弁座に着座する位置と前記弁座から離れた位置とを移動可能に構成された弁体であって、前記弁座に着座した閉弁状態において前記開口部を封止する円板状の弁部を有する弁体と；前記弁体を付勢して前記弁座に着座させ、前記流体の圧力値に応じて前記弁体を移動方向に移動させるコイルバネと；を備え；前記ハウジングには；前記移動方向と直交する径方向に沿った前記弁部との間の隙間が、前記閉弁状態において０．０２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である円筒状の第１部分と；前記第１部分の前記流体流出部側に連なり、前記第１部分よりも流路断面積の大きい第２部分と；が形成されており；前記移動方向に沿った０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の予め定められた距離を、前記閉弁状態における前記隙間を維持して前記弁体が移動することにより、前記閉弁状態から、予め定められた流量の前記流体が前記流体流入部から前記流体流出部へと流れる開弁状態に切り替わる。この形態の圧力制御弁によれば、移動方向に沿った０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の予め定められた距離を、径方向に沿った０．０２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の隙間を維持して弁体が移動することにより、閉弁状態から開弁状態に切り替わる。このため、閉弁状態から開弁状態に切り替わるまでの間、ハウジングと弁体との間の隙間を極めて小さい状態に維持できるので、かかる隙間を介して流れる流体の量を少なくできる。また、予め定められた距離を移動して閉弁状態から開弁状態に切り替わるので、流体流入部側から圧力制御弁へと流入する流体の大部分は、弁体によって抵抗を受けて塞き止められつつ、弁体を移動方向に沿って移動させることとなる。したがって、開弁状態に切り替わる際のタンク内の圧力値を比較的小さくできる。このため、弁体が弁座に着座して弁体と弁座とのシール性能が確保できる圧力値と、開弁状態に切り替わる際の圧力値との差を小さくできる。したがって、比較的狭い圧力範囲内において圧力制御弁を閉弁状態から開弁状態へと切り替えることができるので、圧力制御弁の開弁時の応答性を向上できる。
（２）上記形態の圧力制御弁において、前記第２部分は、前記流体流入部側から前記流体流出部側に向かって前記流路断面積が次第に拡大して形成されていてもよい。この形態の圧力制御弁によれば、第２部分が流体流入部側から流体流出部側に向かって流路断面積が次第に拡大して形成されているので、ハウジングと弁体とを組み付ける際に第２部分と弁体とが接触することを抑制でき、組み付け性の低下を抑制できる。
（３）上記形態の圧力制御弁において、前記弁部は、前記流体流入部側の前記第１部分と前記隙間を形成する端部において、前記流体流出部側から前記流体流入部側に向かって、前記移動方向と直交する方向に沿った断面積が次第に縮小して形成された第３部分を有していてもよい。この形態の圧力制御弁によれば、弁部が、流体流入部側の第１部分と隙間を形成する端部において、流体流出部側から流体流入部側に向かって、移動方向と直交する方向に沿った断面積が次第に縮小して形成された第３部分を有するので、開弁状態から閉弁状態へと切り替わる際に、弁体を滑らかに移動させることができる。
本発明は、圧力制御弁以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、圧力制御弁を備える燃料キャップ、燃料供給装置、蒸発燃料処理装置、圧力制御弁の製造方法等の形態で実現することができる。

本発明の一実施形態としての圧力制御弁の概略構成を示す断面図である。 図１の領域Ａｒ１を拡大して示す拡大図である。 開弁状態の圧力制御弁を示す断面図である。 図３の領域Ａｒ２を拡大して示す拡大図である。 圧力制御弁が開弁する際の応答性を説明するための説明図である。 距離Ｌ１の値による圧力制御弁の応答性を説明するための説明図である。 隙間Ｃ１の値による圧力制御弁の応答性を説明するための説明図である。 第２実施形態の圧力制御弁の概略構成を示す断面図である。

Ａ．第１実施形態：
図１は、本発明の一実施形態としての圧力制御弁の概略構成を示す断面図である。本実施形態の圧力制御弁１００は、図示しない燃料供給装置の燃料タンクと、燃料タンクの外部に配置されて燃料蒸気を吸着するキャニスタとの間に接続され、燃料タンク内の圧力を制御する。圧力制御弁１００は、略円筒状の外観形状を有する。図１では、弁体５０が弁座２０に着座した閉弁状態において、軸線ＡＸに沿って圧力制御弁１００を切断した断面を模式的に示している。以降の説明では、圧力制御弁１００において、燃料タンクと接続される側を上流側とも呼び、キャニスタと接続される側を下流側とも呼ぶ。図１における上流側および下流側は、後述する。

圧力制御弁１００は、ハウジング１０と、弁座２０と、バネ受け部３０と、弁体５０と、コイルバネ６０とを備える。ハウジング１０、弁座２０、バネ受け部３０、弁体５０およびコイルバネ６０のそれぞれの軸線ＡＸは、いずれも圧力制御弁１００の軸線ＡＸと一致する。ハウジング１０は、圧力制御弁１００の外郭を構成する略円筒状の外観形状を有し、バネ受け部３０と弁体５０とコイルバネ６０とを収容する。ハウジング１０は、流体流入部１１と、流体流出部１２と、開口部１３と、支持部１４と、第１部分１５と、第２部分１６とを有する。

流体流入部１１は、圧力制御弁１００において上流側に位置し、図示しないパイプを介して燃料タンクと連通している。流体流入部１１には、燃料タンクの内部から流体としての燃料蒸気が流入する。流体流出部１２は、圧力制御弁１００において下流側に位置し、図示しないパイプを介してキャニスタと連通している。これにより、流体流出部１２は、キャニスタへと燃料蒸気を流出させる。本実施形態において、流体流入部１１と流体流出部１２とは、いずれも軸線ＡＸを中心軸とする略円形の断面視形状を有し、同一軸上に位置している。開口部１３は、平面視略円形の開口であり、流体流入部１１と流体流出部１２との間に位置している。開口部１３は、弁体５０によって封止され得る。開口部１３は、弁体５０によって封止されない状態において、流体流入部１１と流体流出部１２とを連通させる。本実施形態において、開口部１３の径は、約１０ｍｍであるが、約１０ｍｍに限らず、弁体５０の径やハウジング１０の内径に応じた任意の大きさであってもよい。支持部１４は、バネ受け部３０を支持する。本実施形態では、３つの支持部１４が、ハウジング１０の周方向に沿って等間隔に並んで配置されているが、互いに異なる間隔で並んで配置されていてもよく、３つに限らず任意の数であってもよい。第１部分１５および第２部分１６の詳細な説明は、後述する。

弁座２０は、開口部１３の周りにおいて、弁体５０側に向かって突出して形成されている。弁座２０は、ハウジング１０と一体に形成され、ハウジング１０の内側面と連なっている。弁座２０には、弁体５０が着座する。

バネ受け部３０は、支持部１４によって支持されることにより、ハウジング１０と固定されている。バネ受け部３０には、コイルバネ６０の下流側の端部が固定されている。バネ受け部３０の径方向の略中央部には、弁体５０の移動をガイドする略円筒状のガイド部３１が、下流側から上流側に向かって形成されている。

弁体５０は、軸線ＡＸに沿った移動方向Ｄに移動可能に構成されて、開口部１３を開閉する。移動方向Ｄは、上流側から下流側へと向かう方向Ｄ１と、下流側から上流側へと向かう方向Ｄ２とを含む。弁体５０は、弁座２０に着座した閉弁状態において、開口部１３を封止する。このため、流体流入部１１と流体流出部１２とは、閉弁状態において連通していない。

弁体５０は、弁部５１と、弁体ガイド部５５と、ゴム部材５６とを有する。弁部５１は、開口部１３の径よりも大きな径を備える略円板状の外観形状を有し、閉弁状態において開口部１３を封止する。弁部５１は、基部５２と、縮小部５３とを有する。基部５２は、弁部５１のうち下流側の部分を構成している。軸線ＡＸを中心とする基部５２の径は、移動方向Ｄにおいて略均一である。本実施形態において、基部５２の径は、約１６ｍｍであるが、約１６ｍｍに限らず、ハウジング１０の内径と開口部１３の径とに応じた任意の大きさであってもよい。縮小部５３は、弁部５１のうち上流側の部分を構成し、基部５２の上流側に連なっている。軸線ＡＸを中心とする縮小部５３の径は、下流側（流体流出部１２側）から上流側（流体流入部１１側）に向かって次第に縮小して形成されている。換言すると、移動方向Ｄと直交する方向に沿った縮小部５３の断面積は、下流側から上流側に向かって次第に縮小している。また、本実施形態において、軸線ＡＸに沿った基部５２および縮小部５３の厚さは、それぞれ約０．５ｍｍであるが、約０．５ｍｍに限らず任意の厚さであってもよい。

弁部５１の略中央には、軸線ＡＸに沿って貫通する圧入孔５４が形成されている。圧入孔５４は、ゴム部材５６の組み付けに用いられる。弁体ガイド部５５は、略円筒状の外観形状を有し、弁部５１の下流側の面に連なり方向Ｄ１に沿って形成されている。弁体ガイド部５５は、ガイド部３１の外周面とコイルバネ６０の内周面との間に挟まれて配置されている。弁体ガイド部５５は、弁体５０の移動をガイドする。ゴム部材５６は、開口部１３の径よりも大きな径を備える略円板状の外観形状を有し、弁部５１の上流側の面に接して配置されている。ゴム部材５６は、弾性を有し、閉弁状態において弁座２０と密着することにより、弁体５０と弁座２０との間のシール性能が低下することを抑制する。ゴム部材５６の略中央には、下流側に向かって突出する突出部５７が形成されている。弁体５０は、弁部５１と弁体ガイド部５５とが一体成形されて、圧入孔５４にゴム部材５６の突出部５７が圧入されることにより、組み付けられる。

本実施形態において、ハウジング１０と、弁座２０と、バネ受け部３０と、弁体５０のうちゴム部材５６を除く部分とは、ポリアセタールによりそれぞれ形成されている。なお、ポリアセタールに代えて、ポリアミドやポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）等、耐燃料透過性を有する任意の樹脂材料により形成されてもよい。

コイルバネ６０は、略円筒状の外観形状を有する圧縮コイルバネにより構成されている。コイルバネ６０の上流側の端部は、弁体５０の弁部５１に固定され、コイルバネ６０の下流側の端部は、バネ受け部３０に固定されている。コイルバネ６０は、所定の長さに縮められた状態で組み付けられている。このため、コイルバネ６０は、弁座２０に着座させるように方向Ｄ２へ弁体５０を付勢する。但し、流体流入部１１側から燃料蒸気が流入する場合には、コイルバネ６０による付勢力と燃料蒸気の圧力の差圧に応じて、弁体５０は方向Ｄ１に移動する。

図２は、図１の領域Ａｒ１を拡大して示す拡大図である。ハウジング１０には、第１部分１５と、第２部分１６とが形成されている。第１部分１５は、流体流入部１１よりも下流側に位置し、第２部分１６の上流側に連なっている。第１部分１５の内径は、略一定である。したがって、第１部分１５は、略円筒状の外観形状を有する。第１部分１５は、弁体５０の移動をガイドする機能と、後述する遷移状態において流体流入部１１側から流体流出部１２側へと流れる燃料蒸気の量を抑える機能とを有する。第２部分１６は、第１部分１５の下流側に連なっている。第２部分１６の内径は、第１部分１５の内径以上の大きさに形成されている。このため、第２部分１６の流路断面積は、第１部分１５の流路断面積以上の大きさに形成されている。また、第１部分１５の厚さと第２部分１６の厚さとは、略等しい。本実施形態において、第２部分１６は、上流側から下流側に向かって流路断面積（内径）が次第に拡大して形成されたテーパ形状を有する。したがって、第２部分１６は、筒状且つ円錐台状の外観形状を有する。このため、ハウジング１０に弁体５０を組み付ける際に第２部分１６と弁部５１とが接触することを抑制でき、組み付け性の低下を抑制できる。

第１部分１５における、弁体５０の基部５２との間の、移動方向Ｄと直交する径方向に沿った隙間Ｃ１、言い換えると、第１部分１５の内径と基部５２の外径との差である隙間Ｃ１は、閉弁状態において極僅かとなるように形成されている。なお、図２では、説明の便宜上、隙間Ｃ１を略二分した値である隙間Ｃ２が示されている。かかる隙間Ｃ２は、圧力制御弁１００の全周に亘って形成されている。かかる隙間Ｃ２は、周方向において略一定の大きさであるが、組み付け上の誤差等により、略一定に限らず周方向において偏りが生じ得る。

第１部分１５の内径と基部５２の外径との差である隙間Ｃ１は、０．５ｍｍ以下となるように形成されている。また、隙間Ｃ１は、第１部分１５と基部５２とが固着せずに弁体５０が移動方向Ｄに沿って移動可能な大きさとして、０．０２ｍｍ以上であることが望ましい。本実施形態において、隙間Ｃ１の大きさは、０．０５ｍｍである。また、隙間Ｃ１は、第１部分１５の内径と弁体５０の外径との差とも言える。

図２には、２つの境界点Ｐ１、Ｐ２が図示されている。境界点Ｐ１は、ハウジング１０の内側面における、第１部分１５と第２部分１６との境界を示している。境界点Ｐ２は、弁体５０の弁部５１における、基部５２と縮小部５３との境界を示している。境界点Ｐ１は、略円筒状のハウジング１０において周方向に連なって形成された環状の境界線における一点である。同様に、境界点Ｐ２は、略円板状の弁部５１において周方向に連なって形成された環状の境界線における一点である。

図２には、さらに、境界点Ｐ１と境界点Ｐ２との間の、移動方向Ｄに沿った距離Ｌ１が示されている。距離Ｌ１は、一般にストロークとも呼ばれ、圧力制御弁１００が閉弁状態から開弁状態へと切り替わる際に、弁体５０が移動方向Ｄに沿って方向Ｄ１に向かって移動する長さに相当する。本実施形態において、開弁状態とは、所定流量の燃料蒸気が流体流入部１１から流体流出部１２へと流れる状態を意味する。所定流量（以下、「開弁流量」とも呼ぶ）は、燃料タンク内の燃料蒸気をキャニスタへと迅速に排出できる流量として、予め設定されている。

図３は、開弁状態の圧力制御弁１００を示す断面図である。図４は、図３の領域Ａｒ２を拡大して示す拡大図である。図４では、参考のために、閉弁状態における弁体５０の境界点Ｐ２の位置も示している。図４では、説明の便宜上、図２と同様に、隙間Ｃ１を略二分した値である隙間Ｃ２が示されている。図３では、図１と同様に、軸線ＡＸに沿って圧力制御弁１００を切断した断面を模式的に示している。図３における白抜きの矢印は、燃料蒸気の流れを示している。燃料タンク内に貯留された液体状態の燃料が蒸発すると、燃料タンク内の燃料蒸気が増加し、燃料タンク内の圧力値が上昇する。圧力値が上昇すると、弁体５０を付勢して弁座２０に着座させていたコイルバネ６０が縮められ、上流側から下流側へと向かう方向Ｄ１に向かって弁体５０が押し上げられることとなる。

移動方向Ｄに沿って方向Ｄ１に向かって弁体５０が押し上げられると、弁体５０のゴム部材５６と弁座２０との間の密着性が徐々に低下し、弁体５０と弁座２０とが離れ始める。上述のように、ハウジング１０の第１部分１５は、弁体５０の基部５２との間の径方向に沿った隙間Ｃ１が、閉弁状態において極僅かとなるように形成されている。また、第１部分１５の内径と基部５２の外径とは、それぞれ略一定である。このため、弁体５０と弁座２０とが離れ始めても、閉弁状態における隙間Ｃ１の大きさが維持されるので、隙間Ｃ１を流れる燃料蒸気の流量は、少ない。隙間Ｃ１の大きさは、移動方向Ｄにおいて境界点Ｐ１と境界点Ｐ２とが一致する位置に弁体５０が移動するまで、維持される。

燃料タンク内の圧力値がさらに上昇することにより、弁体５０が移動方向Ｄに沿ってさらに移動すると、図４に示すように境界点Ｐ１よりも境界点Ｐ２の方が下流側に位置することとなり、燃料蒸気の流れ得る流路断面積が大きくなる。これにより、圧力制御弁１００を流れる燃料蒸気の流量が開弁流量に達し、圧力制御弁１００は、開弁状態に切り替わる。このように、圧力制御弁１００は、移動方向Ｄに沿った距離Ｌ１を、閉弁状態における隙間Ｃ１を維持して弁体５０が移動することにより、閉弁状態から開弁状態に切り替わる。

距離Ｌ１は、０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下となるように予め設定されている。本実施形態において、距離Ｌ１は、１．０ｍｍに設定されている。

圧力制御弁１００が開弁状態となることによって、開弁流量以上の燃料蒸気が上流側から下流側へと流れ続けると、燃料タンク内の圧力値が低下することにより、コイルバネ６０の付勢力によって弁体５０が上流側へと押し戻され、弁体５０が弁座２０に着座した閉弁状態へと切り替わる。本実施形態では、ハウジング１０の第２部分１６がテーパ形状を有し、弁体５０の縮小部５３が縮小して形成されているので、開弁状態から閉弁状態へと切り替わる際に、弁体５０を滑らかに移動させることができる。

本実施形態において、燃料蒸気は、課題を解決するための手段における流体の下位概念に相当し、燃料タンクは、課題を解決するための手段におけるタンクの下位概念に相当し、キャニスタは、課題を解決するための手段における外部の下位概念に相当する。また、上流側は、課題を解決するための手段における流体流入部側の下位概念に相当し、下流側は、課題を解決するための手段における流体流出部側の下位概念に相当し、隙間Ｃ１は、課題を解決するための手段における隙間の下位概念に相当し、縮小部５３は、課題を解決するための手段における第３部分の下位概念に相当する。

図５は、圧力制御弁１００が開弁する際の応答性を説明するための説明図である。図５に示すグラフにおいて、縦軸は、燃料タンクから圧力制御弁１００へと流入する燃料蒸気の流量（ｍｌ／ｍｉｎ）を対数軸として示し、横軸は、燃料タンク内の圧力値（ｋＰａ）を示している。図５では、隙間Ｃ１が０．０５ｍｍであり、距離Ｌ１が１．０ｍｍに設定された圧力制御弁１００における、燃料蒸気の流量と圧力値との挙動が太い実線で示されている。燃料蒸気の流量と圧力値とは、例えば、流体流入部１１にそれぞれ設置された流量計と圧力計とにより測定される。

図５における「シール圧力値」とは、弁体５０のゴム部材５６と弁座２０とが接触していることにより、弁体５０と弁座２０との間のシール性能を確保できる圧力値に相当する。燃料タンク内の圧力値は、液体状態の燃料の蒸発を抑制するために、ある程度の値以上に保たれることが望ましい。このため、燃料タンク内の圧力値がシール圧力値よりも小さい場合には、圧力制御弁１００の流体流入部１１側から流体流出部１２側へと漏洩する燃料蒸気の流量（以下、「漏れ流量」とも呼ぶ）が小さいことが望ましい。図５における「漏れ流量許容値」とは、燃料タンク内の圧力値がシール圧力値よりも小さい場合において、圧力制御弁１００から漏れる燃料蒸気の流量として許容できる最大値を意味し、予め設定されている。

図５における「目標開弁圧力値」とは、圧力制御弁１００を開弁状態に切り替えて開弁流量以上の燃料蒸気が流れる状態となる、燃料タンク内の圧力値の上限値に相当する。このため、圧力制御弁１００は、目標開弁圧力値よりも低い圧力値において開弁状態に切り替わる。燃料タンク内の圧力値が目標開弁圧力値以上の状態においては、開弁流量以上の燃料蒸気が圧力制御弁１００を流れて燃料タンクの外部へと排出される。目標開弁圧力値は、開弁流量とともに予め設定されている。目標開弁圧力値は、例えば、２５ｋＰａ〜４０ｋＰａ程度に設定されていてもよい。

圧力制御弁１００が開弁する際の応答性は、シール圧力値と開弁状態に切り替わる際の圧力値との圧力差が小さいほど良好である。本実施形態の圧力制御弁１００は、隙間Ｃ１が極めて小さいので、隙間Ｃ１を通って流体流入部１１側から流体流出部１２側へと流れる燃料蒸気の量は少ない。このため、流量が比較的小さい状況において、流体流入部１１側から圧力制御弁１００へと流入する燃料蒸気の大部分は、弁体５０によって抵抗を受けて塞き止められつつ、弁体５０を移動方向Ｄに沿って方向Ｄ１に移動させる。また、隙間Ｃ１を維持した状態で弁体５０が移動方向Ｄに沿った距離Ｌ１を移動することにより、閉弁状態から開弁状態へと切り替わる。この閉弁状態から開弁状態へと切り替わるまでの状態を、遷移状態という。本実施形態の圧力制御弁１００は、燃料蒸気の流量と圧力値との挙動として、図５においてハッチングで示す領域を通らずに開弁状態へと切り替わる。このため、圧力制御弁１００は、燃料タンク内の圧力値の上昇に伴い、徐々に開弁状態となるのではなく、一気に開弁状態となる。シール圧力値と目標開弁圧力値との圧力差は、例えば、２ｋＰａ〜１０ｋＰａ程度に設定されていてもよい。

図５に示す例において、圧力制御弁１００は、燃料タンク内の圧力値がシール圧力値以上に上昇すると、弁体５０が移動方向Ｄに沿って方向Ｄ１に移動する。そして、或る圧力値を超えると、弁体５０の境界点Ｐ２がハウジング１０の境界点Ｐ１よりも下流側に位置することにより、一時的に圧力値が低下しつつ、流体流出部１２側に大流量の燃料蒸気が流れ込み、開弁状態に切り替わる。

図６は、距離Ｌ１の値による圧力制御弁１００の応答性を説明するための説明図である。図６では、図５と同様のグラフにおいて、距離Ｌ１が以下の５種類の値に設定されたサンプルＳ１〜Ｓ５の挙動がそれぞれ示されている。第１部分１５の内径と基部５２の外径との差である隙間Ｃ１は、いずれも０．２ｍｍに設定されている。サンプルＳ１とサンプルＳ５との挙動はほぼ同じであるため、単一の線で示されている。
サンプルＳ１：０．１ｍｍ
サンプルＳ２：０．４ｍｍ
サンプルＳ３：０．８ｍｍ
サンプルＳ４：１．２ｍｍ
サンプルＳ５：１．６ｍｍ

距離Ｌ１が０．４ｍｍ、０．８ｍｍおよび１．２ｍｍのサンプルＳ２〜Ｓ４は、いずれも、上記実施形態の圧力制御弁１００と同様な挙動を示している。すなわち、シール圧力値までの圧力範囲において漏れ流量許容値以下の流量であり、シール圧力値から目標開弁圧力値までの範囲内において、圧力値の上昇に伴い流量が一気に増加し、その後、一時的に圧力値が低下しつつ、さらに流量が増加して開弁状態に切り替わる。

これに対し、距離Ｌ１が０．１ｍｍおよび１．６ｍｍのサンプルＳ１、Ｓ５は、いずれも上記実施形態の圧力制御弁１００の挙動とは異なり、図６においてハッチングで示す領域を通って開弁状態となる。すなわち、サンプルＳ１、Ｓ５は、いずれも上記実施形態の圧力制御弁１００の目標開弁圧力値（例えば、２５ｋＰａ）において開弁流量を確保できず、目標開弁圧力値よりも大きい圧力値において開弁状態に切り替わる。このため、シール性能を確保できるシール圧力値と、開弁状態となる圧力値との差が比較的大きく、開弁時の応答性が劣る。つまり、図５における応答性を示す白抜きの矢印の長さが長くなってしまう。

図７は、隙間Ｃ１の値による圧力制御弁１００の応答性を説明するための説明図である。図７では、図５と同様のグラフにおいて、第１部分１５の内径と基部５２の外径との差である隙間Ｃ１が以下の３種類の値に設定されたサンプルＳ６〜Ｓ８の挙動がそれぞれ示されている。距離Ｌ１は、いずれも０．６〜０．８ｍｍの範囲内において、ほぼ同じ値に設定されている。
サンプルＳ６：０．０２ｍｍ
サンプルＳ７：０．４ｍｍ
サンプルＳ８：０．６ｍｍ

隙間Ｃ１が０．０２ｍｍおよび０．４ｍｍのサンプルＳ６、Ｓ７は、いずれも、上記実施形態の圧力制御弁１００と同様な挙動を示している。すなわち、シール圧力値までの圧力範囲において漏れ流量許容値以下の流量であり、シール圧力値から目標開弁圧力値までの範囲内において、圧力値の上昇に伴い流量が一気に増加し、その後、一時的に圧力値が低下しつつ、さらに流量が増加して開弁状態に切り替わる。

これに対し、隙間Ｃ１が０．６ｍｍのサンプルＳ８は、上記実施形態の圧力制御弁１００の挙動とは異なり、図７においてハッチングで示す領域を通って開弁状態となる。すなわち、サンプルＳ８は、上記実施形態の圧力制御弁１００の目標開弁圧力値（例えば、２５ｋＰａ）において開弁流量を確保できず、目標開弁圧力値よりも大きい圧力値において開弁状態に切り替わる。このため、シール性能を確保できるシール圧力値と、開弁状態となる圧力値との差が比較的大きく、開弁時の応答性が劣る。

以上説明した第１実施形態の圧力制御弁１００によれば、移動方向Ｄに沿った０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の予め定められた距離Ｌ１を、径方向に沿った０．０２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の隙間Ｃ１、すなわち第１部分１５の内径と基部５２の外径との差である隙間Ｃ１を維持して弁体５０が移動することにより、閉弁状態から開弁状態に切り替わる。このため、閉弁状態から開弁状態に切り替わるまでの間、すなわち遷移状態において、ハウジング１０と弁体５０の弁部５１との間の隙間Ｃ１を極めて小さい状態に維持できるので、隙間Ｃ１を介して流れる燃料蒸気の量を少なくできる。また、距離Ｌ１を移動して閉弁状態から開弁状態に切り替わるので、流体流入部１１側から圧力制御弁１００へと流入する燃料蒸気の大部分は、弁体５０の弁部５１によって抵抗を受けて塞き止められつつ、弁体５０を移動方向Ｄに沿って方向Ｄ１に移動させることとなる。したがって、開弁状態に切り替わる際の燃料タンク内の圧力値を比較的小さくできる。このため、弁体５０と弁座２０とのシール性能が確保できる圧力値と、開弁状態に切り替わる際の圧力値との差を小さくできる。したがって、比較的狭い圧力範囲内において圧力制御弁１００を閉弁状態から開弁状態へと切り替えることができるので、圧力制御弁１００の開弁時の応答性を向上できる。

また、圧力制御弁１００の開弁時の応答性を向上できるので、燃料タンク内の圧力値の上昇に伴い徐々に開弁状態となる圧力制御弁と比較して、比較的高い圧力値においても圧力制御弁１００の閉弁状態を維持できる。このため、閉弁状態において燃料タンク内の圧力値を比較的高い状態に維持できるので、燃料タンク内の液体状態の燃料の蒸発を抑制でき、閉弁状態においてキャニスタへと排出される燃料蒸気の量を低減できる。また、開弁状態となる際に一時的に圧力値が低下する場合を除き、閉弁状態における燃料蒸気の流量が漏れ流量許容値に対して十分に低い値であるため、閉弁状態においてキャニスタへと排出される燃料蒸気の量をより低減できる。

また、圧力制御弁１００の開弁時の応答性を向上できるので、燃料タンク内の液体状態の燃料の蒸発によって燃料タンク内の圧力値が上昇して許容範囲以上となる場合には、圧力制御弁１００が迅速に開弁するので、燃料蒸気を燃料タンクの外部のキャニスタへと迅速に排出でき、燃料タンクに過度な負荷が加わることを抑制できる。

また、ハウジング１０の第２部分１６の流路断面積が、上流側から下流側に向かって次第に拡大しているので、ハウジング１０と弁体５０とを組み付ける際に第２部分１６と弁体５０とが接触することを抑制でき、組み付け性の低下を抑制できる。また、弁体５０の縮小部５３の断面積が、弁部５１の上流側の端部において下流側から上流側に向かって次第に縮小して形成されているので、開弁状態から閉弁状態へと切り替わる際に、弁体５０を滑らかに移動させることができる。このため、弁体５０の弁部５１の外縁およびハウジング１０の内側面が傷つくことを抑制できる。

Ｂ．第２実施形態：
図８は、第２実施形態の圧力制御弁１００ａの概略構成を示す断面図である。第２実施形態の圧力制御弁１００ａは、ハウジング１０に代えてハウジング１０ａを備える点において、第１実施形態の圧力制御弁１００と異なる。距離Ｌ１および隙間Ｃ１のそれぞれの寸法を含めたその他の構成は第１実施形態の圧力制御弁１００と同じであるので、同一の構成には同一の符号を付し、それらの詳細な説明を省略する。

第２実施形態の圧力制御弁１００ａにおけるハウジング１０ａは、流体流入部１１に代えて流体流入部１１ａを有し、流体流出部１２に代えて流体流出部１２ａを有する。流体流入部１１ａは、軸線ＡＸと交差して形成された流入口１７ａにおいて、図示しないパイプを介して燃料タンクと連通している。流体流出部１２ａは、軸線ＡＸと交差して形成された流出口１８ａにおいて、図示しないパイプを介してキャニスタと連通している。

以上説明した第２実施形態の圧力制御弁１００ａによれば、第１実施形態の圧力制御弁１００と同様な効果を奏する。

Ｃ．他の実施形態：
（１）上記実施形態における隙間Ｃ１および距離Ｌ１の値は、あくまで一例であり、種々変更可能である。第１部分１５の内径と基部５２の外径との差である隙間Ｃ１は、０．０５ｍｍに限らず、０．１ｍｍや０．２ｍｍ等、０．０２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の任意の大きさであってもよく、より望ましくは０．４ｍｍ以下であってもよい。隙間Ｃ１は、開口部１３の径、弁体５０の弁部５１の径、および距離Ｌ１の大きさ等を考慮して設計されてもよく、所望のシール圧力値、所望の目標開弁圧力値、およびこれらの所望の圧力差を考慮して設計されてもよい。また、距離Ｌ１は、１．０ｍｍに限らず、０．４ｍｍや０．８ｍｍ等、０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の任意の大きさであってもよく、より望ましくは０．４ｍｍ以上であってもよく、１．２ｍｍ以下であってもよい。距離Ｌ１は、開口部１３の径、弁体５０の弁部５１の径、および隙間Ｃ１の大きさ等を考慮して設計されてもよく、所望のシール圧力値、所望の目標開弁圧力値、およびこれらの所望の圧力差を考慮して設計されてもよい。このような構成によっても、上記実施形態と同様な効果を奏する。

（２）上記実施形態のハウジング１０、１０ａの構成は、あくまで一例であり、種々変更可能である。例えば、上記実施形態において、第１部分１５は、流体流入部１１よりも下流側に位置して内径が略一定であったが、境界点Ｐ２の上流側において内径が拡大または縮小して形成されていてもよく、境界点Ｐ１と境界点Ｐ２との間のみにおいて略一定の内径を有していてもよい。また、第１部分１５は、略一定の内径を有する態様に限らず、移動方向Ｄに沿って内径が異なる部分を有していてもよい。例えば、境界点Ｐ１と境界点Ｐ２との間において、第１部分１５の内径と基部５２の外径との差である隙間Ｃ１が局所的に拡大する領域が形成された態様であってもよい。より詳しくは、例えば、第１部分１５と第２部分１６との内周面に、第１部分１５と第２部分１６とに亘って、軸方向に沿って形成される切り欠きを有する態様であってもよい。かかる切り欠きの数は、１つであってもよく、複数の切り欠きが周方向に所定間隔で並んで形成されていてもよい。かかる態様によっても、弁体５０の基部５２の厚みによってかかる領域が塞がれることにより、圧力制御弁１００、１００ａは、移動方向Ｄに沿った距離Ｌ１を閉弁状態における隙間Ｃ１を維持して弁体５０が移動して閉弁状態から開弁状態に切り替わる。かかる態様においては、第１部分１５が有する、弁体５０の移動をガイドする機能と、遷移状態において流体流入部１１側から流体流出部１２側へと流れる燃料蒸気の量を抑える機能とを分けることができ、圧力制御弁１００、１００ａの設計における自由度の低下を抑制できる。例えば、距離Ｌ１を所定の範囲内に保ちつつ、境界点Ｐ１を下流側に位置させることが可能となる。また、例えば、上記実施形態において、第２部分１６は、上流側から下流側に向かって内径が次第に拡大して形成されたテーパ形状を有していたが、テーパ形状に限らず、上流側から下流側に向かって内径が一気に拡大する態様であってもよく、内径が段階的に拡大する態様であってもよい。すなわち一般には、ハウジング１０、１０ａには、移動方向Ｄと直交する径方向に沿った弁部５１との間の隙間Ｃ１が、閉弁状態において０．０２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である略円筒状の第１部分１５と、第１部分１５の流体流出部１２側に連なり、第１部分１５よりも流路断面積の大きい第２部分１６とが形成されており、移動方向Ｄに沿った０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の予め定められた距離Ｌ１を、閉弁状態における隙間Ｃ１を維持して弁体５０が移動することにより、閉弁状態から、予め定められた流量の燃料蒸気が流体流入部１１から流体流出部１２へと流れる開弁状態に切り替わってもよい。このような構成によっても、上記実施形態と同様な効果を奏する。

（３）上記実施形態の弁体５０の構成は、あくまで一例であり、種々変更可能である。例えば、縮小部５３が省略されてもよく、ゴム部材５６が省略されてもよい。また、弁体５０の上流側の面は、上記実施形態のような平面に限らず、球面で形成される態様であってもよい。かかる態様においては、弁体５０の球面と、テーパ形状に形成された弁座２０とによりシール性能が確保されてもよい。このような構成によっても、上記実施形態と同様な効果を奏する。

（４）上記実施形態の圧力制御弁１００、１００ａは、燃料タンクとキャニスタとの間に配置されていたが、燃料タンクと連通する、燃料キャップの内部に配置されて用いられてもよい。

本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１０、１０ａ…ハウジング、１１、１１ａ…流体流入部、１２、１２ａ…流体流出部、１３…開口部、１４…支持部、１５…第１部分、１６…第２部分、１７ａ…流入口、１８ａ…流出口、２０…弁座、３０…バネ受け部、３１…ガイド部、５０…弁体、５１…弁部、５２…基部、５３…縮小部、５４…圧入孔、５５…弁体ガイド部、５６…ゴム部材、５７…突出部、６０…コイルバネ、１００、１００ａ…圧力制御弁、ＡＸ…軸線、Ａｒ１、Ａｒ２…領域、Ｃ１、Ｃ２…隙間、Ｄ…移動方向、Ｄ１、Ｄ２…方向、Ｌ１…距離、Ｐ１、Ｐ２…境界点

Claims (3)

1. タンク内の圧力を制御する圧力制御弁であって、
   前記タンクの内部から流体が流入する流体流入部と、前記タンクの外部へと前記流体を流出させる流体流出部と、前記流体流入部と前記流体流出部とを連通させる開口部と、を有するハウジングと、
   前記開口部の周りに形成された弁座と、
   前記弁座に着座する位置と前記弁座から離れた位置とを移動可能に構成された弁体であって、前記弁座に着座した閉弁状態において前記開口部を封止する円板状の弁部を有する弁体と、
   前記弁体を付勢して前記弁座に着座させ、前記流体の圧力値に応じて前記弁体を移動方向に移動させるコイルバネと、
   を備え、
   前記ハウジングには、
   前記移動方向と直交する径方向に沿った前記弁部との間の隙間が、前記閉弁状態において０．０２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である円筒状の第１部分と、
   前記第１部分の前記流体流出部側に連なり、前記第１部分よりも流路断面積の大きい第２部分と、
   が形成されており、
   前記移動方向に沿った０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の予め定められた距離を、前記閉弁状態における前記隙間を維持して前記弁体が移動することにより、前記閉弁状態から、予め定められた流量の前記流体が前記流体流入部から前記流体流出部へと流れる開弁状態に切り替わる、
   圧力制御弁。
2. 請求項１に記載の圧力制御弁であって、
   前記第２部分は、前記流体流入部側から前記流体流出部側に向かって前記流路断面積が次第に拡大して形成されている、
   圧力制御弁。
3. 請求項１または請求項２に記載の圧力制御弁であって、
   前記弁部は、前記流体流入部側の前記第１部分と前記隙間を形成する端部において、前記流体流出部側から前記流体流入部側に向かって、前記移動方向と直交する方向に沿った断面積が次第に縮小して形成された第３部分を有する、
   圧力制御弁。

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