JP4427892B2 - Pressure control valve - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は被制御流体の圧力を制御する圧力制御弁に関するものであり、例えば車の蒸発燃料処理システムに用いられる。
【0002】
【従来の技術】
従来の圧力制御弁としては、ダイヤフラムをヒドリン、フロロシリコン、NBR(ニトリル−ブタジエンゴム)等のゴム材料のみで作成したダイヤフラム全体がゴム製のものであった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この種の圧力制御弁を蒸発燃料処理システムにもちいると、第1室側は燃料蒸気で充満される場合がある。そのため、ゴム製のダイヤフラム20は燃料蒸気に晒されるため、ダイヤフラムの耐久寿命を短くしてしまう恐れがあった。
【0004】
また、ダイヤフラムはヒドリン、フロロシリコン、NBR(ニトリル−ブタジエンゴム)等のゴム製であるため、ダイヤフラム自体が燃料蒸気を透過させてしまい、燃料蒸気が第1室から第2室側へ漏れ出し、更には大気中に漏れ出すことがあった。
【0005】
この燃料蒸気の漏れ出しは、従来は規制値が比較的緩やかであったため問題とならなかったが、今後ますます厳しくなる規制値に対応する必要があるのみならず、環境を配慮することが一層望まれている。
【0006】
本発明は、上記点を鑑み、燃料蒸気に対するダイヤフラムの耐久性を向上するとともに、燃料蒸気が第1室から第2室側へ漏れ出るのを確実に防止できる圧力制御弁を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するため、請求項1ないし請求項3に記載した技術的手段を採用する。
【0008】
請求項1の発明によれば、ダイヤフラムは、第1室と面する側に、気体の通過を遮断する気体遮断層と樹脂層とを積層した複合層を有するので、ダイヤフラムの片面に複合層を接合した構造になり、ダイヤフラムの膜厚がそれほど厚くならず、燃料蒸気の漏れ出しを有効に防止し、製造コストを下げることができる。
【0009】
また、請求項1の発明によれば、ダイヤフラムは第2室と面する側に設けたゴム層と、複合層とを接合して形成されているので、ダイヤフラムのゴム層の片面に複合層を接合した構造になり、ダイヤフラムの膜厚がそれほど厚くならず、ダイヤフラム自体の燃料蒸気による膨潤を抑えて、耐久性を保持しながら燃料蒸気の漏れ出しを有効に防止し、ダイヤフラムの膜のしなやかさを保ちつつ、製造コストを下げることができる。
【0010】
また、請求項1の発明によれば、気体遮断層はエチレン−ビニルアルコール共重合体をコーティング処理した層であり、樹脂層はナイロン等のポリアミド系樹脂をコーティング処理した層であるとしたので、ダイヤフラム自体の燃料蒸気による膨潤を抑えて、耐久性を保持しながら燃料蒸気の漏れ出しを有効に防止し、ダイヤフラムの膜のしなやかさを保つことができる。
【0011】
また、請求項1の発明によれば、複合層の表面に、更にフッ素系のゴム材から成るフッ素ゴム層を配設したので、ダイヤフラムを挟み込んでいる部材と複合層のうちの気体遮断層又は樹脂層との擦れ合う部分が、フッ素ゴム層により覆われて保護され、はがれたり、破れたりすることが防止される。
【0012】
また、第1室から第2室への燃料蒸気の透過を更に防止できる。
【0013】
また、請求項1の発明によれば、ダイヤフラムの外周部に沿ってフッ素ゴム層をほぼ直角に曲げて延長した抜け防止部を設けたので、ダイヤフラムの作動に伴ってフッ素ゴム層がずれるのを防ぎ、フッ素ゴム層の抜け防止に効果がある。
【0014】
また、請求項2の発明によれば、ダイヤフラムの周縁部と当接する筐体の当接部に環状の凸部を設けて、周縁部を押圧するので、ダイヤフラムの周縁部と筐体との当接部からの燃料蒸気の漏れ量を更に小さくすることができる。
【0015】
また、請求項3の発明によれば、ダイヤフラム上面と当接する部材との間にフッ素ゴム層を配設したので、極低温の環境下においてフッ素ゴムが硬直してダイヤフラムが動かなくなるのを防止でき、ダイヤフラムの滑らかな作動を確保できる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
【0017】
(第1参考例)
図1ないし図3は本発明の第1参考例に関するもので、図1は圧力制御弁27の中心軸に沿う横断面図であり、図2は図1中のダイヤフラム20のA部拡大断面図であり、図3は図1中の要部拡大断面図である。本発明の圧力制御弁27
は例えば自動車の蒸発燃料処理システムに用いられ、特には燃料タンク内の負圧制御弁として用いられる。
【0018】
図1ないし図3において、アルミダイカスト製のホルダ1の中心部には軸受2が圧入された穴が開いており、軸受2の内側にあいた穴にはシャフト3が摺動自在に嵌合している。
【0019】
シャフト3はバルブプレート4と略同一軸線上に配設され、シャフト先端部15に第2引っかけ部5として丸穴を有している。シャフト3はステンレス等の金属材料、バルブプレート4は樹脂材料または金属材料で作られている。
【0020】
バルブプレート4の一端側には当接部9を有し、アルミダイカストで作られた筐体の一部をなすハウジング6に形成した弁座7と当接してポート8を開閉している。
【0021】
そして、第1流体通路43及び第2流体通路44は、制御室の第2室をなす第2制御室42に接続し、第1流体通路43は更に図示しない燃料タンクへ接続し、第2流体通路44は図示しないキャニスタ又は大気へ接続されている。
【0022】
第2制御室42はまた連通孔47を介して、ダイヤフラム20の下面に連通されている。
【0023】
また、バルブプレート4の他端側には、軸線方向に延設する第1引っかけ部10が設けられている。第1引っかけ部10はかぎ部から成っており、第2引っかけ部5としての丸穴に隙間である遊嵌部12を持ってはまり込んでいる。この遊嵌部12の隙間は、所定の開弁遅れを与え所定圧力で開弁開始するように、後述する第1付勢スプリング14の付勢力を考慮してその間隔が設定(所定隙間)されている。
【0024】
また、バルブプレート4の中間部にはスプリングホルダ13が嵌め込まれており、スプリングホルダ13を介して、バルブプレート4とホルダ1との間に第1付勢スプリング14が圧縮された状態で嵌め込まれていて、ホルダ1とハウジング6とで挟み込まれて複数のビス16によりネジ結合されている。
【0025】
一方、シャフト3は図1中、その上部を把持されてダイヤフラム20により図1中の上下方向に駆動される。シャフト3はその上部をダイヤフラム20の穴のあいた中心部でシールされ、リング45により図1中下方に押しつけられて把持されている。
【0026】
また、ダイヤフラム20は第2図、第3図に示すように、第1室をなす第1制御室41側に面するダイヤフラム20の面に燃料蒸気等の気体の透過を遮断する気体遮断層20bと樹脂層20cとを重ね合わせて接合した複合層200を設け、第2室をなす第2制御室42側に面するダイヤフラム20の面にゴム層20aを設け、ゴム層20aと複合層200とを接合して形成されている。そして、気体遮断層20bとしてはエチレン−ビニルアルコール共重合体をコーティング処理し、樹脂層20cとしてはナイロン等のポリアミド系樹脂をコーティング処理し、ゴム層20aとしてはヒドリン、フロロシリコン、ニトリル−ブタジエンゴム等のゴム材を用いた。
【0027】
第2制御室42側に面するダイヤフラム20の面がゴム層でよいのは、第2制御室42から燃料タンクへ連通する第1流体通路43は通常はバルブプレート4で遮断されており、バルブプレート4が開弁して第2制御室42が燃料タンクへ連通するのは、燃料タンクが高負圧の時であり、その時は燃料蒸気が第2制御室42にたまらないからである。このため第2制御室42側には複合層200は不要である。
【0028】
そしてダイヤフラム20は、板金製の第2プレート22及び第3プレート23によりその略中心部を挟み込まれると共に、シャフト3の上部に係止される。
【0029】
第1図に示すように、第2プレート22と第1プレート21との間には第2付勢スプリング24が圧縮状態で挟み込まれており、その圧縮量はカバー28の上部に固定された雌ねじ25にねじ込まれた微調整ねじ26のねじ込み量により調整できる。そして、ポッテング29により微調整ネジの緩み止めと気密性の保持がなされている。 筐体の一部をなすカバー28の内周面は制御室の一部をなす第1制御室41を形成し、第1制御室41はパイプ31により図示しない燃料タンクへ接続されている。
【0030】
カバー28は雌ねじ25を支持すると共に、ダイヤフラム20の周辺部をホルダ1にシール固定している。カバー28の内周面のストッパ46と第2プレート22の上面との間にはクリアランス30が設けられており、このクリアランス30の上下方向の範囲がダイヤフラム20が上下方向に動き得る範囲である。
【0031】
カバー28はダイヤフラム20と共にカバー28の内部をシールしており、カバー28の内部の圧力を調節してシャフト3の上下動を調節するためのパイプ31を備えている。
【0032】
次に圧力制御弁27の作動について説明する。
【0033】
図1において、図示しない燃料タンク内の圧力が正圧、もしくは第1所定値よりも小さな負圧である時は、第2付勢スプリング24がダイヤフラム20を押し下げる力の方が、ダイヤフラム20を押し上げる力よりも大きいため、圧力制御弁27は図1もしくは図3に示す状態になる。
【0034】
すなわち、ダイヤフラム20はホルダ1の上面に第2付勢スプリング24により押しつけられており、シャフト3はシャフト3の可動範囲の最下位置にある。そのため、可動弁体をなすバルブプレート4は第1付勢スプリング14により押し下げられて、当接部9が弁座7に押し付けられて閉弁状態にあり、第1引っかけ部10と第2引っかけ部5との間の隙間である遊嵌部12は最大となっている。
【0035】
燃料タンク内の負圧が前記第1所定値よりも大きく、第1引っかけ部10と第2引っかけ部5とが接する、すなわち遊嵌部12の隙間が無くなる第2所定値よりも小さな負圧である時は、第2付勢スプリング24がダイヤフラム20を押し下げる力の方が、ダイヤフラム20を第1制御室41の負圧により押し上げる力よりも小さいため、ダイヤフラム20は図1中の上方に押し上げられ、それにつれてシャフト3が引き上げられて、遊嵌部12の隙間は燃料タンク内の負圧が大きくなるに従って小さくなり、ついには第2所定値の負圧において、隙間が零になる。
【0036】
このように、連結機構をなす遊嵌部12の隙間が最大値から零になるまでは、駆動手段をなすダイヤフラム20に結合されたシャフト3の先端に形成された第2の係止部をなす第2引っかけ部5が、可動弁体をなすバルブプレート4の頂部に形成された第1の係止部をなす第1引っかけ部10と係合しないので、ダイヤフラム20と共にシャフト3の第2引っかけ部5が図1中上方へ移動しても第1引っかけ部10は動かない。このため、バルブプレート4は開弁せず、第2引っかけ部5が更に上方に移動してからバルブプレート4が開弁するので、連結機構をなす遊嵌部12は開弁遅延機構となる。
【0037】
燃料タンク内の負圧が前記第2所定値よりも大きな負圧である時は、第2付勢スプリング24が第2引っかけ部5を介してバルブプレート4を引き上げる力と、第1付勢スプリング14がスプリングホルダ13を介してバルブプレート4を押し下げる力と、バルブプレート4の上下面の圧力差による力とのつり合いになる。
【0038】
第2付勢スプリング24は最大、第2プレート22がカバー28のストッパ46に当たってクリアランス30が零になるまで圧縮され、それにつれてシャフト3が更に引き上げられて、可動弁体をなすバルブプレート4は開弁し、それに伴い第1付勢スプリング14も所定値まで圧縮される。
【0039】
バルブプレート4が開弁すると、燃料蒸気または空気が図示しないキャニスタまたは大気から負圧の燃料タンクへ流れ、燃料タンク内が前記第2所定値の負圧になるとバルブプレート4が閉弁して流れは止まる。
【0040】
本実施形態によれば、燃料タンク内の圧力とキャニスタまたは大気側の圧力との圧力差に応じてダイヤフラム20、シャフト3、バルブプレート4を作動させるに際し、遊嵌部12の隙間の設定及び第1付勢スプリング14の付勢力の設定等により、上記した圧力差に応じて直線的にバルブプレート4を作動させず、開弁動作させたい所定圧力にできるだけ近い圧力状態から開弁を開始できる。それにより、開弁開始する開始圧力から所定開度が得られる所定圧力に達するまでの圧力差を小さく設定可能となる。つまり、弁開閉の応答性を高め、流量の制御精度を向上できることになる。
【0041】
また、燃料蒸気で充満されることのある第1室である第1制御室41側に面するダイヤフラム20の面に気体遮断層20bと樹脂層20cとを重ね合わせて接合した複合層200を設け、第2室である第2制御室42側に面するダイヤフラム20の面にゴム層20aを設け、ゴム層20aと複合層200とを接合してダイヤフラム20を形成したので、ダイヤフラム20のゴム層20aの片面に複合層200を接合した構造になり、ダイヤフラム20の膜厚がそれほど厚くならず、ダイヤフラム20自体の燃料蒸気による膨潤を抑えて、耐久性を保持しながら燃料蒸気の漏れ出しを有効に防止し、ダイヤフラム20の膜のしなやかさを保ちつつ、製造コストを下げることができる。
【0042】
更に、気体遮断層20bとしてはエチレン−ビニルアルコール共重合体をコーティング処理し、樹脂層20cとしてはナイロン等のポリアミド系樹脂をコーティング処理し、ゴム層20aとしてはヒドリン、フロロシリコン、ニトリル−ブタジエンゴム等のゴム材を用いたので、ダイヤフラム20自体の燃料蒸気による膨潤を抑えて、耐久性を保持しながら燃料蒸気の漏れ出しを有効に防止し、ダイヤフラムの膜のしなやかさを保つことができる。
【0043】
(第2参考例)
図4は本発明の第2参考例に関するものであり、図3に対応する部分の要部拡大断面図である。第1参考例との相違点は、複合層200のうちゴム層20aと反対側、つまり第1制御室41に面する側に、更にフッ素系のゴム材から成るフッ素ゴム層20dを配設したことである。それにより、ダイヤフラム20を挟み込んでいる部材22、28等と複合層200のうちの気体遮断層20b又は樹脂層20cとの擦れ合う部分が、フッ素ゴム層20dにより覆われて保護され、はがれたり、破れたりすることが防止される。
【0044】
(第1実施形態)
図5は本発明の第1実施形態に関するものであり、図4に対応する部分の要部拡大断面図である。第2参考例との相違点は、ダイヤフラム20の周縁部と筐体の一部をなすカバー28との当接部に環状の凸部Bを設けて、ダイヤフラム20に対する当接部の押圧力を強くした点である。それにより、ダイヤフラム20の周縁部と筐体の一部をなすカバー28との当接部からの燃料蒸気の漏れ量を更に小さくすることができる。
【0045】
(第2実施形態)
図6は本発明の第2実施形態に関するものであり、図4に対応する部分の要部拡大断面図である。第2参考例との相違点は、ダイヤフラム20の外周部に沿ってフッ素ゴム層20dをほぼ直角に曲げて延長した抜け防止部20eを設けた点である。それにより、ダイヤフラム20の作動に伴ってフッ素ゴム層20dがずれるのを防ぎ、フッ素ゴム層20dの抜け防止に効果がある。
【0046】
(第3実施形態)
図7は本発明の第3実施形態に関するものであり、図4に対応する部分の要部拡大断面図である。第2参考例との相違点は、ダイヤフラム20のうち実質的に第2プレート22と第3プレート23、及びカバー28とホルダ1により挟み込まれている部分のみにフッ素ゴム層20dを配設した点である。それにより、極低温の環境下においてフッ素ゴム層20dが硬直してダイヤフラム20が動かなくなるのを防止でき、ダイヤフラム20の滑らかな作動を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1参考例に関するもので、本発明の圧力制御弁27の中心軸に沿う横断面図である。
【図2】 本発明の第1参考例に関するもので、図1中のダイヤフラム20のA部拡大断面図である。
【図3】 本発明の第1参考例に関するもので、図1中の要部拡大断面図である。
【図4】 本発明の第2参考例に関するものであり、図3に対応する部分の要部拡大断面図である。
【図5】 本発明の第1実施形態に関するものであり、図4に対応する部分の要部拡大断面図である。
【図6】 本発明の第2実施形態に関するものであり、図4に対応する部分の要部拡大断面図である。
【図7】 本発明の第3実施形態に関するものであり、図4に対応する部分の要部拡大断面図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pressure control valve that controls the pressure of a controlled fluid, and is used, for example, in an evaporative fuel processing system of a car.
[0002]
[Prior art]
As a conventional pressure control valve, the entire diaphragm made of only a rubber material such as hydrin, fluorosilicone, NBR (nitrile-butadiene rubber) is made of rubber.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, when this type of pressure control valve is used in an evaporative fuel processing system, the first chamber side may be filled with fuel vapor. For this reason, the
[0004]
In addition, since the diaphragm is made of rubber such as hydrin, fluorosilicone, NBR (nitrile-butadiene rubber), the diaphragm itself permeates the fuel vapor, and the fuel vapor leaks from the first chamber to the second chamber side. Furthermore, it sometimes leaked into the atmosphere.
[0005]
This leakage of fuel vapor has not been a problem because the regulation value has been relatively gradual in the past, but it is not only necessary to cope with the regulation value that will become increasingly stringent in the future, but it is also necessary to consider the environment further. It is desired.
[0006]
An object of the present invention is to provide a pressure control valve capable of improving the durability of a diaphragm against fuel vapor and reliably preventing the fuel vapor from leaking from the first chamber to the second chamber side in view of the above points. And
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention employs technical means described in
[0008]
According to the invention of
[0009]
According to the invention of
[0010]
According to the invention of
[0011]
According to the first aspect of the present invention, since the fluorine rubber layer made of a fluorine-based rubber material is further disposed on the surface of the composite layer, the gas barrier layer or the member sandwiching the diaphragm and the composite layer or The portion that rubs with the resin layer is covered and protected by the fluororubber layer, and is prevented from being peeled off or torn.
[0012]
Further, it is possible to further prevent the fuel vapor from permeating from the first chamber to the second chamber.
[0013]
According to the first aspect of the present invention, the fluoro rubber layer is provided along the outer peripheral portion of the diaphragm by bending the fluoro rubber layer substantially at a right angle so that the fluoro rubber layer is displaced along with the operation of the diaphragm. This is effective in preventing the fluororubber layer from coming off.
[0014]
According to the second aspect of the present invention, since the annular protrusion is provided on the contact portion of the housing that contacts the peripheral portion of the diaphragm and presses the peripheral portion, the contact between the peripheral portion of the diaphragm and the housing The amount of fuel vapor leakage from the contact portion can be further reduced.
[0015]
According to the invention of
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0017]
(First Reference Example )
1 to relate the first reference example of FIG. 3 is the invention, FIG. 1 is a cross sectional view taken along the central axis of the
Is used, for example, in an evaporative fuel processing system of an automobile, and particularly as a negative pressure control valve in a fuel tank.
[0018]
1 to 3, a hole into which a
[0019]
The
[0020]
One end of the valve plate 4 has an
[0021]
The
[0022]
The
[0023]
Further, a
[0024]
Further, a
[0025]
On the other hand, the
[0026]
2 and 3, the
[0027]
The surface of the
[0028]
The
[0029]
As shown in FIG. 1, a
[0030]
The
[0031]
The
[0032]
Next, the operation of the
[0033]
In FIG. 1, when the pressure in the fuel tank (not shown) is a positive pressure or a negative pressure smaller than the first predetermined value, the force by which the
[0034]
That is, the
[0035]
The negative pressure in the fuel tank is larger than the first predetermined value, and the first hooking
[0036]
In this way, until the clearance of the loosely
[0037]
When the negative pressure in the fuel tank is a negative pressure larger than the second predetermined value, the
[0038]
The
[0039]
When the valve plate 4 is opened, fuel vapor or air flows from a canister (not shown) or the atmosphere to the negative pressure fuel tank, and when the inside of the fuel tank reaches the negative pressure of the second predetermined value, the valve plate 4 is closed and flows. Stops.
[0040]
According to the present embodiment, when the
[0041]
In addition, a
[0042]
Furthermore, the gas barrier layer 20b is coated with an ethylene-vinyl alcohol copolymer, the
[0043]
(Second reference example )
FIG. 4 relates to a second reference example of the present invention, and is an enlarged cross-sectional view of a main part of a portion corresponding to FIG. The difference from the first reference example is that a
[0044]
(First Embodiment)
FIG. 5 relates to the first embodiment of the present invention, and is an enlarged cross-sectional view of a main part corresponding to FIG. The difference from the second reference example is that an annular convex portion B is provided at the contact portion between the peripheral portion of the
[0045]
( Second Embodiment)
FIG. 6 relates to the second embodiment of the present invention, and is an enlarged cross-sectional view of a main part corresponding to FIG. The difference from the second reference example is that a
[0046]
( Third embodiment)
FIG. 7 relates to the third embodiment of the present invention, and is an enlarged cross-sectional view of the main part of the portion corresponding to FIG. The difference from the second reference example is that the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 relates to a first reference example of the present invention, and is a cross-sectional view along a central axis of a
FIG. 2 relates to a first reference example of the present invention, and is an enlarged cross-sectional view of a portion A of a
FIG. 3 relates to a first reference example of the present invention and is an enlarged cross-sectional view of a main part in FIG.
FIG. 4 relates to a second reference example of the present invention, and is an enlarged cross-sectional view of a main part of a portion corresponding to FIG. 3;
FIG. 5 relates to the first embodiment of the present invention, and is an enlarged cross-sectional view of a main part of a portion corresponding to FIG. 4;
FIG. 6 relates to a second embodiment of the present invention, and is an enlarged cross-sectional view of a main part of a portion corresponding to FIG.
FIG. 7 relates to a third embodiment of the present invention and is an enlarged cross-sectional view of a main part of a portion corresponding to FIG.
Claims (3)
前記第1室と前記第2室とを区切ってシールすると共に、シャフトを軸方向に駆動するダイヤフラムとを有し、燃料蒸気を含む圧力媒体を前記第1室に導く構造の圧力制御弁において、
前記ダイヤフラムは、前記第1室と面する側に、気体の通過を遮断する気体遮断層と樹脂層とを積層した複合層を有するとともに前記第2室と面する側に設けたゴム層と、前記複合層とを接合して形成されており、
前記気体遮断層はエチレン−ビニルアルコール共重合体をコーティング処理した層であり、前記樹脂層はナイロン等のポリアミド系樹脂をコーティング処理した層であり、
前記複合層の表面には、更にフッ素系のゴム材から成るフッ素ゴム層が配設され、
前記ダイヤフラムの外周部に沿って前記フッ素ゴム層をほぼ直角に曲げて延長した抜け防止部を設けたことを特徴とする圧力制御弁。A housing having a control room composed of a first chamber and a second chamber;
In the pressure control valve having a structure that guides a pressure medium containing fuel vapor to the first chamber, having a diaphragm that drives the shaft in an axial direction while separating and sealing the first chamber and the second chamber,
The diaphragm has, on the side facing the first chamber, a composite layer in which a gas blocking layer and a resin layer that block the passage of gas are laminated, and a rubber layer provided on the side facing the second chamber; Formed by joining the composite layer,
The gas barrier layer is a layer coated with an ethylene-vinyl alcohol copolymer, and the resin layer is a layer coated with a polyamide-based resin such as nylon,
On the surface of the composite layer, a fluorine rubber layer made of a fluorine rubber material is further disposed.
A pressure control valve characterized by comprising a slip-off preventing portion that extends by bending the fluororubber layer substantially perpendicularly along the outer peripheral portion of the diaphragm .
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