JP2023164066A - 流量制御弁 - Google Patents

Abstract

【課題】低温環境で使用してもシール性を維持する。【解決手段】流体通路となる第１ポートと、流体通路となる第２ポートと、この第２ポート及び第１ポートと連通する通路室と、この通路室に形成されるリング状の弁座とを有する制御弁ハウジングを備えている。また、弁座に着座離脱する弁体部材と、この弁体部材を弁座に着座させる第１方向と弁座より離脱させる第２方向に移動させる電磁弁も備えている。そして、弁体部材の弁座との着座位置には、弁座に当接するリング状の主シール部と、弁座に当接するリング状の副シール部とを配置し、主シール部に比して副シール部はより変形しやすい低硬度の弾性材で構成している。そのため、低温時に主シール部の硬度が上がり弁座との間のシール性能が低下しても、副シール部が主シール部を補完して所定のシール性能を維持することが可能となる。【選択図】図４

Description

本開示は、流体の流量を制御する流量制御弁に関する。本開示の流量制御弁は、例えば、ガソリン燃料を貯蔵する燃料タンクと、蒸発燃料を吸着するキャニスタと、このキャニスタと燃料タンクの空気空間とを結ぶキャニスタ通路と共に用いられ、キャニスタ通路を流れる空気の遮断を行う密閉弁に用いて好適である。尤も、本開示の流量制御弁は、キャニスタとエンジンの吸気通路との間に配置され、キャニスタに吸着された燃料を含むパージ空気の流量を制御するパージバルブとして用いても好適であり、他の用途にも用いることができる。

燃料タンクとキャニスタとの間はキャニスタ通路により連通しているが、燃料タンクから蒸発燃料が漏出しないよう、キャニスタ通路を確実にシールすることが求められる。そのため、特許文献１に示すように、燃料タンクの燃料蒸発を抑制するためのタンク密閉弁が採用されている。特許文献１では、シール部が１つの凸部で形成されている。一方、二次空気供給システムの用途であるが、シール部を２つの凸部で形成する例が特許文献２に示されている。ただ、特許文献２の流体制御弁も特許文献１の密閉弁もシール部は単一の素材で形成されている。

特開２００５－２９１２４１号公報 特開２０１６－８６８３号公報

密閉弁が適用される車両が近年拡大されていることから、低温でのシール性の確保が求められてきている。それに対し、特許文献１でも特許文献２でもシール部が単一の素材で形成されるため、低温環境下での使用では、シール部の硬度が大きくなり（硬くなり）、シール性が悪化するという問題が生じる。本開示は、この点に鑑み、低温環境で使用してもシール性を維持することができる流体制御弁の提供を目的とする。

本開示の第１は、流体通路となる第１ポートと、流体通路となる第２ポートと、この第２ポート及び第１ポートと連通する通路室と、この通路室に形成されるリング状の弁座とを備える制御弁ハウジングを備えている。また、本開示の第１は、弁座に着座離脱する弁体部材と、この弁体部材を弁座に着座させる第１方向と弁座より離脱させる第２方向に移動させる電磁弁も備えている。

そして、本開示の第１では、弁体部材の弁座との着座位置には、弁座に当接するリング状の主シール部と、弁座に当接するリング状の副シール部とを配置し、主シール部に比して副シール部はより変形しやすい低硬度の弾性材で構成している。

本開示の第１では、主シール部と副シール部とで素材を変え、副シール部を主シール部より低硬度の材料で構成している。そのため、低温時に主シール部の硬度が上がり弁座との間のシール性能が低下しても、副シール部が主シール部を補完して所定のシール性能を維持することが可能となる。

本開示の第２では、弁体部材が第１方向に移動する際、副シール部が先に弁座に当接し、次いで主シール部が弁座に当接する。本開示の第２によれば、先に副シール部が弁座に当接するので、弁座に異物が存在したとしても、その異物は先に副シール部によって処理され、異物が主シール部と弁座との間に噛み込む恐れが低減できる。即ち、侵入した異物は副シール部に噛み込まれるので、主シール部まで侵入する恐れが低減できる。

本開示の第３では、主シール部の断面形状は円弧状であり、副シール部の断面形状は薄板状となっている。断面が円弧状をした主シール部により確実なシール性能を発揮することができる。一方、副シール部は薄板形状であるので、仮に副シール部が異物を噛み込むことがあったとしても、副シール部が損傷する恐れは低減できる。なお、本開示における円弧状や薄板形状は真円であったり平板であったりする必要は無い。詳細は発明を実施するための形態で説明する。

本開示の第４では、副シール部は、第１方向に向けて主シール部から離れる方向に傾斜している。そのため、弁座に異物が存在していたとしても、副シール部によって異物を主シール部から離す方向に移動させることができる。これにより、主シール部が異物を噛み込む恐れをさらに低減することができる。

本開示の第５では、第１ポートを流れる流体の圧力と第２ポートを流れる流体の圧力で、いずれか一方の流体圧力が他方の流体圧力より高い場合には、副シール部は主シール部より流体圧力の高い側に配置される。即ち、主シール部に対して副シール部を流体流れの上流側に配置している。異物が流入する場合は、上流側からの侵入が通常であるので、副シール部を上流側に配置することで、主シール部への異物の侵入を効果的に抑制することが可能である。

本開示の第６では、第１ポートを流れる流体の圧力と第２ポートを流れる流体の圧力で、いずれか一方の流体圧力と他方の流体圧力とで高低が変動する場合には、副シール部はリング状をした主シール部の内周側と外周側の双方に配置される。副シール部を主シール部の内周側と外周側の双方に配置することで、異物がいずれの方向から侵入してきたとしても、その上流側にいずれかの副シール部が位置することとなる。これにより、主シール部に異物が侵入するのを抑制できる。

密閉弁が用いられるシステムを示す構成図である。 密閉弁の一実施例の正面図である。 図２の右側面図である。 図３のＩＶ－ＩＶ線に沿う断面図である。 図４図示密閉弁のシール部を拡大して示す断面図である。 図４図示密閉弁のシール部材開状態を拡大して示す断面図である。 図４図示密閉弁のシール部材閉状態を拡大して示す断面図である。 密閉弁の他の例のシール部材開状態を拡大して示す断面図である。 密閉弁の他の例のシール部材閉状態を拡大して示す断面図である。 密閉弁の更に他の例のシール部材開状態を拡大して示す断面図である。 密閉弁の更に他の例のシール部材閉状態を拡大して示す断面図である。

図１は、本開示の流量制御弁１００が用いられるシステムの一例を示している。この例では、本開示の流量制御弁１００は、密閉弁として用いられる。従って、この例においては、流量制御弁を密閉弁１００と呼ぶ。密閉弁１００は、ガソリンを貯蔵する燃料タンク１０の上面の気相空間とキャニスタ２０とを連通するパージ通路３０に配置される。キャニスタ２０は、活性炭により燃料タンク１０から流入した空気に含まれる蒸発燃料を吸着する。キャニスタ２０には大気導入口２１が開口しており、内部は大気圧である。なお、図示していないが、大気導入口２１には大気導入口２１を閉じる大気導入弁が配置されている。

密閉弁１００には、燃料タンク１０の正圧側リリーフ通路３１及び負圧側リリーフ通路３２が配置されている。正圧側リリーフ通路３１には燃料タンク１０内の圧力が大気圧より所定圧、例えば１５キロパスカル程度高くなったときに正圧側リリーフ通路３１を開いて、蒸発燃料と空気をキャニスタ２０側に流す正圧側リリーフ弁３３が配置されている。また、負圧側リリーフ通路３２には燃料タンク１０内の圧力が大気圧より所定圧、例えば８キロパスカル程度低くなったときに負圧側リリーフ通路３２を開いて、空気をキャニスタ２０から燃料タンク１０側に流して、燃料タンク１０内を大気圧に近づけようとする負圧側リリーフ弁３４が配置されている。

キャニスタ２０に吸着された燃料は、出口側パージ通路４０を介して、エンジン５０のスロットルバルブ５１下流の吸気通路５２に供給される。出口側パージ通路４０にはパージバルブ４１が配置され、パージバルブ４１により出口側パージ通路４０の開閉、及び出口側パージ通路４０を流れる蒸発燃料の量が制御される。

エンジン５０の運転状態を制御するコントローラ６０は、スロットルバルブ５１の開度等に応じて、インジェクタ５３よりエンジン５０に供給する燃料量や点火のタイミング等を制御する。密閉弁１００の開閉はこのコントローラ６０によって制御される。同様に、パージバルブ４１の流量もこのコントローラ６０により制御される。

燃料タンク１０の上面には圧力センサ１１が配置され、燃料タンク１０内の蒸発燃料及び空気の圧力を測定している。圧力センサ１１の信号もコントローラ６０に送信される。コントローラ６０は、燃料タンク１０への給油の状況や、圧力センサ１１からの信号、パージバルブ４１の制御状況等に応じて密閉弁１００の開閉を制御する。

密閉弁１００は、図２及び図３に示すように、制御弁ハウジング１１０と電磁弁ハウジング２５０とを備えている。制御弁ハウジング１１０は、ポリフェニレンサルファイドＰＰＳ等の樹脂製で、パージ通路３０を介して燃料タンク１０と連通する第１ポート１１１と、パージ通路３０を介してキャニスタ２０と連通する第２ポート１１２が設けられている。第１ポート１１１及び第２ポート１１２は共に径が２０ミリメートル程度、長さが５０ミリメートル程度である。なお、本例では、上述の正圧側リリーフ弁３３及び負圧側リリーフ弁３４を収納するリリーフ弁ハウジング３５が制御弁ハウジング１１０に連結している。

図４に示すように、制御弁ハウジング１１０は第１ポート１１１と第２ポート１１２との間に円筒状の通路室１１３が形成されている。そして、第２ポート１１２よりこの通路室１１３に向けて円環状に弁座１１４が３ミリメートル程度突出形成されている。弁座１１４には後述する弁体部材３０１のシール部３０２が当接する。

電磁弁ハウジング２５０内には、電磁弁２００の各部材が収納されている。電磁弁ハウジング２５０はポリブチレンテレフタレートＰＢＴ製等の樹脂製である。そして、制御弁ハウジング１１０と電磁弁ハウジング２５０とは、図４に示すように、Ｏリング２５４を介在させて、金属製結合板２５１によりカシメ固定されている。電磁弁ハウジング２５０には、密閉弁１００を自動車の車体や燃料タンク１０のブラケットにボルト止めするためのグロメット２５７が形成され、グロメット２５７にはボルト通し穴２５２が設けられている。また、電磁弁ハウジング２５０には、コネクタ２５３が形成されており、コネクタ２５３には、正電極２５５と負電極２５６との２本の電極ピンが配置されている。

電磁弁２００は、制御弁ハウジング１１０の通路室１１３の弁座１１４とは反対側に配置されている。電磁弁２００は、ポリブチレンテレフタレートＰＢＴ等の樹脂製のボビン２０１に多数回巻装されたコイル２０２を備えている。コイル２０２は、コネクタ２５３の正電極２５５及び負電極２５６と電気接続している。そして、正電極２５５及び負電極２５６より駆動電圧を受けてコイル２０２に通電された際には、コイル２０２は励磁する。その際の磁気回路を形成するようにコイル２０２の外側には鉄製のヨーク２０３が配置されている。また、コイル２０２の内周側には同じく鉄製のステータコア２０４が配置されて、磁気回路を形成している。

ステータコア２０４は円筒形状をしており、内部には鉄製で円筒形状をしたムービングコア２０５が移動可能に配置されている。ステータコア２０４には、磁気絞り部２０４ａが形成され、この磁気絞り部２０４ａにより、ステータコア２０４とムービングコア２０５との間に磁気ギャップ２０６が形成される。コイル２０２の励磁時にはこの磁気ギャップ２０６を縮めるべく、ムービングコア２０５は図４で上方向（第２方向ｂ）に吸引される。そして、バネ２０７はムービングコア２０５を吸引方向と反する方向（第１方向ａ）に付勢している。バネ２０７は一方をムービングコア２０５に支持され、他方はバネ受け部材２０８によって支持されている。バネ受け部材２０８はステータコア２０４の内周に配置されている。

制御弁ハウジング１１０の通路室１１３には、弁座１１４と対向する位置に円筒状の弁体部材３０１が配置される。弁体部材３０１はポリフェニレンサルファイドＰＰＳ等の樹脂製で、弁座１１４とのシール性を高めるため、弁座１１４と接する位置にリング状のシール部３０２が配置されている。シール部３０２は、図５に示すように、主シール部３０３と副シール部３０４とに分かれている。

主シール部３０３は断面が円弧状の凸部で、低温フッ素ゴム製である。主シール部３０３の硬度はデューロメータタイプＡで５２ＤｕｒｏＡ程度であり、主シール部３０３の突出高さは１ミリメートル程度である。一方、副シール部３０４は断面が薄板状のリップシールで、発泡フッ素ゴム製である。副シール部３０４の硬度はデューロメータタイプＡで３５ＤｕｒｏＡ程度であり、副シール部３０４の長さは２．２ミリメートル程度である。

副シール部３０４は主シール部３０３の外周側に配置されている。即ち、主シール部３０３が第２ポート１１２側に配置され、副シール部３０４は第１ポート１１１側に配置されている。また、薄板状のリップシールである副シール部３０４は、第２方向ｂに向けて主シール部３０３から離れる方向に傾斜している。傾斜角度としては４５度程度である。本例では、主シール部３０３と副シール部３０４とは二色成形でシール部３０２として一体に成形されている。尤も、主シール部３０３と副シール部３０４とを別々に成形して両者を接着してもよい。そして、二色成形や接着で一体化したシール部３０２は弁体部材３０１に接着により固定されている。なお、主シール部３０３と副シール部３０４とは分離して形成しても良い。その場合は、主シール部３０３と副シール部３０４との夫々が弁体部材３０１に固定されることとなる。

ムービングコア２０５の移動を弁体部材３０１に伝達するのが係合部材３１０で、係合部材３１０は円筒形状をしている。係合部材３１０の一端は円筒状をしたムービングコア２０５の内周に圧入され、係合部材３１０の他端は同じく円筒状をした弁体部材３０１の内周に固定される。また、係合部材３１０で係合した状態で、弁体部材３０１とムービングコア２０５との間にはダイヤフラム３２０が挟持される。

係合部材３１０の中心軸位置には直径が１ミリメートル程度の連通通路３１１が形成されている。また、上述の通り、制御弁ハウジング１１０の通路室１１３と電磁弁２００との間には、フロロシリコンゴム製のダイヤフラム３２０が配置されている。ダイヤフラム３２０はリング状をしており、その内周は弁体部材３０１とムービングコア２０５に保持部材３１２を介して挟持されている。ダイヤフラム３２０の外周は制御弁ハウジング１１０と電磁弁ハウジング２５０とによって挟持されている。

従って、制御弁ハウジング１１０の通路室１１３と電磁弁２００とはダイヤフラム３２０によって仕切られている。また、電磁弁２００の配置される空間の圧力は連通通路３１１によって制御弁ハウジング１１０の第２ポート１１２内の圧力と同一となっている。本例では、ムービングコア２０５及びバネ受け部材２０８にも連通通路を設けて、電磁弁２００と第２ポート１１２との均圧化を行っている。

次に、上記構成よりなる密閉弁１００の作動を説明する。密閉弁１００には、燃料タンク１０内の空気や蒸発燃料がキャニスタ２０に漏出しないよう燃料タンク１０内に閉じ込めておく機能が求められる。このシール機能はエンジン５０の運転時も運転していない駐車時にも求められる。密閉弁１００には、通常はコイル２０２に通電されていなく、ムービングコア２０５はバネ２０７の付勢力を受けて、第２方向に押圧される。このムービングコア２０５の移動は、係合部材３１０を介して弁体部材３０１に伝達される。

その結果、シール部３０２はバネ２０７の付勢力を受けて弁座１１４側に着座する。燃料タンク１０は密閉されているので、燃料タンク１０内の圧力は外部環境の温度変化を受けて変動する。外部温度が高くなったり、振動を受けたりして、燃料タンク１０内の圧力が大気圧以上に上昇すると、第１ポート１１１から燃料タンク１０内の圧力が通路室１１３に伝達され、通路室１１３内の圧力も大気圧以上となる。一方、キャニスタ２０は大気圧の状態であるので、第２ポート１１２の圧力は大気圧である。従って、第１ポート１１１側の圧力が第２ポート１１２側の圧力より高い状態となる。逆に、外部温度が低くなって、燃料タンク１０内の圧力が負圧となると、通路室１１３内の圧力も大気圧以下に低下する。この場合には、第１ポート１１１側の圧力の方が、第２ポート１１２側の圧力より低くなる。

駐車時のように、圧力センサ１１やコントローラ６０が作動していなく、密閉弁１００も作動しない状態で、燃料タンク１０内の圧力が所定値以上高くなったり、低くなったりした場合には、正圧側リリーフ弁３３や負圧側リリーフ弁３４が開いて、燃料タンク１０内の圧力が異常に変動するのを抑えている。なお、正圧側リリーフ弁３３や負圧側リリーフ弁３４は、燃料タンク１０内圧力の異常変動を回避するものであるため、その設定圧は、弁体部材３０１の開弁圧より数倍程度大きくなっている。

燃料タンク１０に給油する際には、燃料タンク１０内の圧力が大気圧以上になっていることが多い。その状態で、燃料タンク１０上方部に存在する蒸発燃料を急速にキャニスタ２０側に逃がす必要がある。そこで、給油口が開かれる等で給油開始の信号を感知すると、コントローラ６０はコイル２０２に通電信号を出し、コイル２０２を励磁させる。コイル２０２の励磁により磁気回路がステータコア２０４、ムービングコア２０５及びヨーク２０３に形成される。この磁気回路内に磁気絞り部２０４ａが存在するので、ムービングコア２０５は磁気ギャップ２０６を狭めるよう第２方向ｂに移動する。

このムービングコア２０５の第２方向ｂの移動は係合部材３１０により弁体部材３０１に伝達される。ここで、通路室１１３と第２ポート１１２側との間に圧力差が生じていたとしても、第２ポート１１２側の大気圧は連通通路３１１により電磁弁ハウジング２５０側にも加わっている。従って、弁体部材３０１を閉じる方向の受圧面と開く方向の受圧面とが圧力差を互いにキャンセルする方向に作用する。これにより、弁体部材３０１のスムーズな開弁が可能となっている。

密閉弁１００は弁体部材３０１の開弁時には、弁座との間で充分な距離を確保できるようにしている。本開示では、ムービングコア２０５の移動距離は、３ミリメートル程度としている。この場合１７０リットル程度のパージ空気を１分で流すことができる。燃料タンク１０内の圧力状態にもよるが、１５～２０秒程度で燃料タンク１０内の圧力を大気圧にすることができる。なお、密閉弁１００のシール部３０２が弁座１１４より離脱した状態を図６に示す。

密閉弁１００がパージ通路３０を開いて燃料タンク１０内の圧力が大気圧まで低下すると、若しくは燃料タンク１０内の圧力が大気圧まで上昇すると、給油を開始する。給油中は、密閉弁１００はパージ通路３０を開いたままとする。給油口が閉じた時の信号等により、コントローラ６０が給油の終了を確認すると、コイル２０２への通電を停止する。すると、磁気回路が消滅し、ムービングコア２０５はバネ２０７の付勢力で第１方向ａに移動する。そして、ムービングコア２０５の第１方向ａの移動は係合部材３１０によって弁体部材３０１に伝達され、シール部３０２が弁座１１４に押し付けられる。このシール部３０２が弁座１１４の当接面１１４０に当接している状態を図７に示す。なお、図６及び図７は、図４で破線Ｃで示す個所を拡大した断面図である。

キャニスタ２０に吸着された蒸発燃料は、エンジン５０の運転中に、スロットルバルブ５１下流の吸気通路５２に、吸気負圧を利用して戻される。出口側パージ通路４０を流れる蒸発燃料の量はパージバルブ４１により制御される。その際に、燃料タンク１０上方部の蒸発燃料をキャニスタ２０側に流すべく、密閉弁１００も所定タイミングで開閉する。パージバルブ４１の流量制御や密閉弁１００の開閉制御は、コントローラ６０によりなされる。

図６及び図７から分かるように、弁体部材３０１の着座時には副シール部３０４の方が先に弁座１１４の当接面１１４０に当接する。そして、薄板状の副シール部３０４は弁座１１４の当接面１１４０に当接する際に外周側に向けて折れ曲がるように屈曲する。この屈曲により、仮に弁座１１４の当接面１１４０に異物が存在していたとしても、その異物を掃き出すことができる。特に、副シール部３０４は主シール部３０３に比べて硬度が低い（柔らかい）素材でできているので、外周側に屈曲しやすくなっている。加えて、副シール部３０４は薄板状のリップシールであるので、この形状によっても異物が掃き出し易くなっている。

なお、図６及び図７は燃料タンク１０内の圧力が大気圧より高い状態で使用されることが多い例を示している。即ち、第１ポート１１１内の圧力の方が第２ポート１１２側の圧力より高い状態である。この場合には、蒸発燃料を含んだ空気は通路室１１３側から弁座１１４に流れることとなる。そのため、副シール部３０４が主シール部３０３に対して空気流れの上流となる。従って、弁座１１４に流入する空気中に異物が含まれていたとしても、その異物は副シール部３０４によって補足され、主シール部３０３にまで移動するのが抑制される。

シール部３０２の主なシールは主シール部３０３によりなされるので、主シール部３０３での異物み込みが低減できれば、シール部３０２のシール性能の向上に繋がる。即ち、バネ２０７によるシール荷重の多くは主シール部３０３が弁座１１４の当接面１１４０に押し付けられることで受け持っている。その為、この主シール部３０３による当接面１１４０への押し付けがシール部３０２のシール性能に大きく影響する。従って、主シール部３０３での異物の噛み込みは極力避けたく、副シール部３０４を主シール部３０３の上流に配置して主シール部３０３に異物が流入しにくくするのは望ましい。

また、バネ２０７によるシール荷重の多くを主シール部３０３が受け持つ結果、副シール部３０４は大きく屈曲しても歪みが抑制され、副シール部３０４の耐久性も確保できる。特に、本開示では副シール部３０４を低硬度の柔らかい素材で形成して、変形しやすくしているので、主シール部３０３がバネ２０７によるシール荷重の多くを受け持つことは望ましい。副シール部３０４は、バネ２０７の付勢力の一部と、自身の変形による弾性力と、通路室１１３と第２ポート１１２との差圧によりシール力を確保している。副シール部３０４のシール性を自身の変形と差圧で得るためにも、副シール部３０４を低硬度の素材で形成するのが好ましい。何故なら、低硬度（柔らかい）素材の方が弁座１１４との密着性が高まるからである。

更に、シール部３０２を主シール部３０３と副シール部３０４との二重構造とすることで、異物噛み込み時のシール性劣化に対するロバスト性が向上している。即ち、主シール部３０３はバネ２０７の付勢力によるシールを行い、副シール部３０４は自身の復元力や差圧を利用したシールを行っている。このように、主シール部３０３と副シール部３０４とで夫々がシールを行うので、単一のシール部３０２でシールを行う場合に比して異物を噛み込む確率が小さくなっている。

密閉弁１００の使用環境によっては、低温地区での使用もありうる。上述のように、主シール部３０３はバネ２０７の付勢力を受け持つため、硬度がデューロメータタイプＡで５２ＤｕｒｏＡの低温フッ素ゴムを利用している。この低温フッ素ゴムは、常温環境で適切に使用されるように設定されている。換言すれば、常温使用時に適切に使用するためには主シール部３０３の硬度を低く設定するのは望ましくない。一方で、デューロメータタイプＡで５２ＤｕｒｏＡの低温フッ素ゴムでは、低温環境ではゴム硬度が大きくなってシール性が悪化する恐れがある。

この課題に対応するため、本開示では、主シール部３０３と副シール部３０４とでゴム材料の硬度が異なる素材を用いている。副シール部３０４の素材として硬度がデューロメータタイプＡで３５ＤｕｒｏＡの発泡フッ素ゴムを利用している。その為、低温環境で主シール部３０３のシール性能が劣化しても、副シール部３０４によりシール部３０２のシール性を維持することが可能である。

この低温環境下でのシール部３０２のシール性維持には２つの理由がある。１つは、副シール部３０４が硬化しにくい結果、副シール部３０４によるシール性能が維持できるからである。他の１つは、副シール部３０４によって異物が主シール部３０３側に流れるのを効果的に阻止しているからである。主シール部３０３での異物み込みの可能性が低くなっているから、低温環境下で主シール部３０３の硬度が大きくなっても、主シール部３０３のシール性の低下を副シール部３０４で補完することができる。

このように、副シール部３０４の硬度を主シール部３０３より変形しやすい低硬度のゴム材料とした結果、常温使用環境でも低温使用環境でも、シール部３０２のシール性能を向上することができている。上述のように、常温使用環境では、副シール部３０４による異物の掃き出しと、差圧による副シール部３０４の自己シール性能がある。いずれにおいても、副シール部３０４を変形しやすい低硬度のゴム材料とすることで、その効果を一層引き立てることができる。また、低温使用環境でも、副シール部３０４が硬化しにくい結果、シール性能が維持できている。

なお、上述の例は、第１ポート１１１内の圧力の方が第２ポート１１２側の圧力より高く、蒸発燃料を含む空気が通路室１１３から第２ポート１１２側に流れる例を示している。ただ、使用環境によっては、第２ポート１１２側の圧力の方が第１ポート１１１側の圧力より高くなる状態もある。その場合、蒸発燃料を含む空気は第２ポート１１２から通路室１１３側に流れることとなる。その場合には、図８及び図９に示すように、副シール部３０４を主シール部３０３の内周側に配置する。

図８は開弁状態で、図９は閉弁状態を示しているが、図８及び図９から分かるように副シール部３０４は空気流れの上流側に向って４５度程度傾斜している。そして、閉弁時に内周側に向って変形し、異物を上流側に掃き出すようにしている。図７と図９の対比より明らかなように、本例では、副シール部３０４は第１ポート１１１及び第２ポート１１２のうち圧力が高くなる側に配置している。

なお、図６及び図７の例でも、図８及び図９の例でも常に第１ポート１１１と第２ポート１１２との一方側が他方側の圧力より高いことを要求している訳ではない。上述の通り、燃料タンク１０内の圧力は大気圧より高くなる場合もあり、逆に低くなる場合もある。その為、図６及び図７の例は、通常の使用状態では燃料タンク１０内の圧力が大気圧以上となり、第１ポート１１１の圧力が第２ポート１１２の圧力より高くなる場合が多い状態での使用例を示している。また、図８及び図９の例は、第２ポート１１２の圧力が第１ポート１１１の圧力より高くなる使用例の方がその逆の使用例より多い例を示している。

しかし、使用状態によっては、第１ポート１１１側の圧力が第２ポート１１２側の圧力より高い状態が常態となることが無く、逆に第２ポート１１２側の圧力が第１ポート１１１側の圧力より高い状態が常態でも無い場合もある。即ち、第１ポート１１１と第２ポート１１２とで上流となるポートが一定しない場合である。このような場合には、図１０及び図１１に示すように、主シール部３０３の両側に副シール部３０４を配置する。２つの副シール部３０４は、共に第２方向に向かって主シール部３０３より離れる方向に４５度程度傾斜している。そのため、第１ポート１１１及び第２ポート１１２のいずれが空気流れの上流となっても、上流側に位置する副シール部３０４は常に上流側に向かって傾斜することとなる。これにより、異物の掃き出し効果を得ることができる。

なお、上述したのは、本開示の望ましい例であるが、本開示は種々に変更可能である。上述した材料や大きさは一例であり、求められる性能等に応じて設計すればよい。主シール部３０３の硬度をデューロメータタイプＡで５２ＤｕｒｏＡとしたり、副シール部３０４の硬度をデューロメータタイプＡで３５ＤｕｒｏＡとしたりするのは一例で、使用環境に応じて適切な硬度を選択すればよい。また、主シール部３０３を低温フッ素ゴムとし、副シール部３０４を発泡フッ素ゴムとするのも一例で、弾性材料であれば適宜設定可能である。

また、主シール部３０３の形状も弁座１１４の当接面１１４０に着座する円弧面を備えていればよい。なお、本開示において断面形状が円弧状であるとは、当接面１１４０に着座する面に円弧面を備えていれば良い。従って、円筒状の端面を円弧面とした形状も含まれる。また、円弧面も、真円である必要はなく楕円形状でも良い。当接面１１４０の着座時に変形して十分なシール性能が得られる曲面であればよい。

同様に、副シール部３０４の形状も適宜変更可能である。本開示において、副シール部３０４の断面形状を薄板状とするのは、副シール部３０４の厚みが全長に亘って同一である必要はなく、根元部の方が先端部より厚肉としてもよい。また、副シール部３０４は空気流れの上流に向かって傾斜するのが望ましいが、傾斜角度は４５度に限らない。かつ、傾斜も必須ではない。第２方向ｂに向かって真っすぐ延びる形状としてもよい。

副シール部３０４は断面形状が薄板状のリップシールとするのが、異物の掃き出しを行う上でも好適である。特に、上述のように差圧に基づく自己シールが行えて副シール部３０４の形状として適している。ただ、製造上の理由等により、副シール部３０４も主シール部３０３と同様、断面形状を円弧状にすることは除外していない。主シール部３０３に加えて副シール部３０４を配置し、その硬度を変えることで、常温使用時から低温使用時まで幅広い温度帯で密閉弁１００のシール性を確保することが可能となる。

ここで、副シール部３０４の硬度を主シール部３０３の硬度より高くすることも検討できる。例えば、低温環境で使用されるのが状態の密閉弁１００で主シール部３０３の硬度を低く設定したいような場合である。ただ、このような使用方法であっても、主シール部３０３への異物流入を抑制する上では、やはり、副シール部３０４の硬度は主シール部３０３より低い方が望ましい。

また、電磁弁２００の形態も種々に変更可能である。上述の例では、ムービングコア２０５の移動は係合部材３１０を介して弁体部材３０１に伝達したが、ムービングコア２０５の移動を直接弁体部材３０１に伝達するようにしても良い。また、上述の例では、バネ２０７の付勢力を利用して弁体部材３０１を第１方向ａに押圧したが、流体流れが常に一定である場合で、流体流れの圧力を利用することができるような場合には、バネ２０７を廃止することも可能である。また、上述の例では、ダイヤフラム３２０を設けて、通路室１１３と第２ポート１１２との均圧化を図っていた。電磁弁２００の磁気吸引力を効果的に利用することができて望ましい例である。ただ、必要に応じてダイヤフラム３２０や連通通路３１１を廃止することは可能である。

また、上述の例では、流量制御弁を密閉弁１００として用いた例を説明したが、上記の通り、本開示の流量制御弁はパージバルブ４１としても用いることができる。パージバルブ４１として用いた際には、第１ポート１１１は出口側パージ通路４０を介してキャニスタ２０からパージ空気を流入することになる。また、第２ポート１１２は、パージ空気を吸気通路５２に流出することとなる。

本開示の流量制御弁は、密閉弁１００やパージバルブ４１として利用するのが好適である。ただ、パージ空気の流量制御に限られるものではない。他にも流体の流量を制御する弁として多様な用途に対応可能である。

１００ 密閉弁、流量制御弁
１１０ ハウジング
１１１ 第１ポート
１１２ 第２ポート
１１３ 通路室
１１４ 弁座
２００ 電磁弁
３０１ 弁体部材
３０２ シール部
３０３ 主シール部
３０４ 副シール部

Claims (6)

1. 流体通路となる第１ポートと、流体通路となる第２ポートと、この第２ポート及び前記第１ポートと連通する通路室と、この通路室に形成されるリング状の弁座とを備える制御弁ハウジングと、
   前記弁座に着座離脱する弁体部材と、
   この弁体部材を弁座に着座させる第１方向と弁座より離脱させる第２方向に移動させる電磁弁とを備え、
   前記弁体部材の前記弁座との着座位置には、前記弁座に当接するリング状の主シール部と、前記弁座に当接するリング状の副シール部とを配置し、前記主シール部に比して前記副シール部はより変形しやすい低硬度の弾性材で構成している
   ことを特徴とする流量制御弁。
2. 前記弁体部材が前記第１方向に移動する際、前記副シール部が先に前記弁座に当接し、次いで前記主シール部が前記弁座に当接する
   ことを特徴とする請求項１に記載の流量制御弁。
3. 前記主シール部の断面形状は円弧状であり、前記副シール部の断面形状は薄板状となっている
   ことを特徴とする請求項１に記載の流量制御弁。
4. 前記副シール部は、前記第１方向に向けて前記主シール部から離れる方向に傾斜している
   ことを特徴とする請求項３に記載の流量制御弁。
5. 前記第１ポートを流れる流体の圧力と前記第２ポートを流れる流体の圧力で、いずれか一方の流体圧力が他方の流体圧力より高い場合には、前記副シール部は前記主シール部より流体圧力の高い側に配置される
   ことを特徴とする請求項１に記載の流量制御弁。
6. 前記第１ポートを流れる流体の圧力と前記第２ポートを流れる流体の圧力で、いずれか一方の流体圧力と他方の流体圧力とで高低が変動する場合には、前記副シール部はリング状をした前記主シール部の内周側と外周側の双方に配置される
   ことを特徴とする請求項１に記載の流量制御弁。

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