JP6275633B2 - 流量制御弁及び蒸発燃料処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、主として車両に搭載される蒸発燃料処理装置に用いられる流量制御弁及び蒸発燃料処理装置に関する。

従来の流量制御弁には、電気的な制御により通路を開閉する電動弁と、電動弁よりも上流側の圧力が所定の正圧値以上である場合に開弁する正圧リリーフ弁機構と、電動弁よりも上流側の圧力が所定の負圧値以下である場合に開弁する負圧リリーフ弁機構と、電動弁及び両リリーフ弁機構を収容する弁ケーシングとを備えるものがある（特許文献１参照）。なお、特許文献１におけるソレノイドアッセンブリ、リリーフバルブ、流量制限器が、本明細書でいう電動弁、正圧リリーフ弁機構、負圧リリーフ弁機構にそれぞれ相当する。

特表２０１２−５２４８７８号公報

特許文献１では、電動弁と正圧リリーフ弁機構と負圧リリーフ弁機構とが、互いに軸方向が同方向をなすように配置されている。一般的に、両リリーフ弁機構を有するリリーフ弁の軸方向寸法に比べて、電動弁の軸方向寸法が長い。このため、流量制御弁の電動弁及びリリーフ弁の軸方向に沿う方向の寸法が長くなり、流量制御弁の大型化を余儀なくされるという問題があった。本発明が解決しようとする課題は、リリーフ弁の軸方向に沿う方向の寸法を短縮し、コンパクト化を図ることのできる流量制御弁及び蒸発燃料処理装置を提供することにある。

第１の発明は、電気的な制御により通路を開閉する電動弁と、前記電動弁よりも上流側の圧力が所定の正圧値以上である場合に開弁する正圧リリーフ弁機構、及び、前記電動弁よりも上流側の圧力が所定の負圧値以下である場合に開弁する負圧リリーフ弁機構を有するリリーフ弁と、前記電動弁及び前記リリーフ弁を収容する弁ケーシングとを備える流量制御弁であって、前記電動弁及び前記リリーフ弁は、互いの軸方向が異なる方向となるように配置されている。この構成によると、電動弁及びリリーフ弁を互いの軸方向が異なる方向となるように配置したことによって、リリーフ弁の軸方向に沿う方向の寸法を短縮し、流量制御弁をコンパクト化することができる。

第２の発明は、第１の発明において、前記弁ケーシングには、前記電動弁より開閉される第１弁口を有するメイン通路と、前記第１弁口をバイパスしかつ前記リリーフ弁により開閉される第２弁口を有するバイパス通路とが形成されている。この構成によると、弁ケーシングに、第１弁口を有するメイン通路と、第２弁口を有するバイパス通路とが形成されているため、電動弁及びリリーフ弁を集約し、流量制御弁をコンパクト化することができる。

第３の発明は、第２の発明において、前記メイン通路には、前記バイパス通路が所要の通路断面積を確保しつつ連通されている。この構成によると、バイパス通路における流体の流通抵抗の増大を回避することができる。

第４の発明は、第２又は３の発明において、前記リリーフ弁は、前記第２弁口の下流側に配置されている。この構成によると、例えばリリーフ弁を第２弁口の上流側に配置する場合と比べて、第２弁口とメイン通路とを近付けて配置することができ、弁ケーシングを小型化することができる。

第５の発明は、第２〜４のいずれか１つの発明において、前記メイン通路は、前記第１弁口の軸方向と同方向に沿って延びる第１通路部と、前記第１弁口の前記第１通路部側とは反対側で該第１通路部の軸方向と異なる方向に沿って延びる第２通路部とを有する。この構成によると、例えば電動弁の軸方向と直線状のメイン通路の軸方向とが直交状に交差する場合と比べて、メイン通路の第２通路部の軸方向に沿う方向の寸法を短縮し、流量制御弁をコンパクト化することができる。

第６の発明は、燃料タンクとキャニスタとを連通するベーパ通路と、前記ベーパ通路上に介在される封鎖弁とを備える蒸発燃料処理装置であって、前記封鎖弁は、請求項１〜５のいずれか１つに記載の流量制御弁である。この構成によると、リリーフ弁の軸方向に沿う方向の寸法を短縮し、コンパクト化を図ることのできる流量制御弁を備えた蒸発燃料処理装置を提供することができる。

第７の発明は、第６の発明において、前記流量制御弁は、前記リリーフ弁の軸線が天地方向に向くように車両に搭載される。この構成によると、リリーフ弁の開弁圧の変動を抑制することができる。また、流量制御弁のリリーフ弁の軸方向に沿う方向の寸法すなわち天地方向の寸法が小さいため、例えば車両の上下方向のスペースが小さい床下スペース等にも流量制御弁を設置することができる。このため、車両に対する流量制御弁の設置の自由度を向上することができる。

一実施形態にかかる蒸発燃料処理装置を示す構成図である。 封鎖弁を示す斜視図である。 封鎖弁を示す左側面図である。 封鎖弁を示す平面図である。 封鎖弁を示す下面図である。 図３のVI−VI線矢視断面図である。 図４のVII−VII線矢視断面図である。 図４のVIII−VIII線矢視断面図である。 図８のIX−IX線矢視断面図である。 電動弁の閉弁状態を示す断面図である。 電動弁の開弁状態を示す断面図である。 バルブ体、バルブバネ及びバルブガイドを示す分解斜視図である。 リリーフ弁の正圧リリーフ弁機構の開弁状態を示す正断面図である。 リリーフ弁の負圧リリーフ弁機構の開弁状態を示す正断面図である。

以下、本発明を実施するための一実施形態について図面を用いて説明する。本実施形態の流量制御弁は、内燃機関（エンジン）を搭載する自動車等の車両に搭載される蒸発燃料処理装置に封鎖弁として備えられている。車両は、内燃機関（エンジン）及び燃料タンクを搭載している。説明の都合上、蒸発燃料処理装置を説明した後、封鎖弁を説明する。図１は蒸発燃料処理装置を示す構成図である。

図１に示すように、蒸発燃料処理装置１２は、自動車等の車両のエンジンシステム１０に備えられている。エンジンシステム１０は、エンジン１４と、エンジン１４に供給される燃料を貯留する燃料タンク１５とを備えている。燃料タンク１５には、インレットパイプ１６が設けられている。インレットパイプ１６は、その上端部の給油口から燃料を燃料タンク１５内に導入するパイプであって、給油口にはタンクキャップ１７が着脱可能に取付けられている。また、インレットパイプ１６の上端部内と燃料タンク１５内の気層部とは、ブリーザパイプ１８により連通されている。

燃料タンク１５内には燃料供給装置１９が設けられている。燃料供給装置１９は、燃料タンク１５内の燃料を吸入しかつ加圧して吐出する燃料ポンプ２０、燃料の液面を検出するセンダゲージ２１、大気圧に対する相対圧としてのタンク内圧を検出するタンク内圧センサ２２等を備えている。燃料ポンプ２０により燃料タンク１５内から汲み上げられた燃料は、燃料供給通路２４を介してエンジン１４、詳しくは各燃焼室に対応するインジェクタ（燃料噴射弁）２５を備えるデリバリパイプ２６に供給された後、各インジェクタ２５から吸気通路２７内に噴射される。吸気通路２７には、エアクリーナ２８、エアフロメータ２９、スロットルバルブ３０等が設けられている。

蒸発燃料処理装置１２は、ベーパ通路３１とパージ通路３２とキャニスタ３４とを備えている。ベーパ通路３１の一端部（上流側端部）は、燃料タンク１５内の気層部と連通されている。ベーパ通路３１の他端部（下流側端部）は、キャニスタ３４内と連通されている。また、パージ通路３２の一端部（上流側端部）は、キャニスタ３４内と連通されている。パージ通路３２の他端部（下流側端部）は、吸気通路２７におけるスロットルバルブ３０よりも下流側通路部と連通されている。また、キャニスタ３４内には、吸着材としての活性炭（不図示）が装填されている。燃料タンク１５内の蒸発燃料は、ベーパ通路３１を介してキャニスタ３４内の吸着材（活性炭）に吸着される。

燃料タンク１５内の気層部において、ベーパ通路３１の上流側端部には、ＯＲＶＲ弁（On Board Refueling Vapor Recovery valve）３５及びフューエルカットオフバルブ (Cut Off Valve)３６が設けられている。ＯＲＶＲ弁３５は、燃料の浮力によって開閉するフロート弁で構成された満タン規制バルブであり、燃料タンク１５の燃料液面が満タン液面以下では開弁状態で、給油によって燃料液面が満タン液面まで上昇するとフロート弁が閉弁することによりベーパ通路３１が遮断される。ＯＲＶＲ弁３５によりベーパ通路３１が遮断されると、燃料がインレットパイプ１６まで満たされ、給油ガンのオートストップ機構が動作し、給油が停止される。また、フューエルカットオフバルブ３６は、燃料の浮力によって開閉するフロート弁で構成され、通常は開弁状態に保持されており、車両の横転時に閉弁することによって燃料タンク１５内の燃料のベーパ通路３１への流出を阻止する。

ベーパ通路３１の途中には封鎖弁３８が介装されている。すなわち、ベーパ通路３１は、その途中で燃料タンク１５側の通路部３１ａとキャニスタ３４側の通路部３１ｂとに分断され、その通路部３１ａ，３１ｂの相互間に封鎖弁３８が配置されている。封鎖弁３８は、電動弁５２及びリリーフ弁５４を備えている。電動弁５２は、電気的な制御により通路を開閉することにより、ベーパ通路３１を流れる蒸発燃料を含むガス（「流体」という）の流量を調整する。電動弁５２は、エンジン制御装置（以下、「ＥＣＵ」という）４５から出力される駆動信号により開閉制御される。また、リリーフ弁５４は、電動弁５２をバイパスするバイパス通路（後述する）の途中に介装されている。リリーフ弁５４は、電動弁５２の閉弁時における燃料タンク１５内の圧力を適正圧力に保つためのものである。なお、封鎖弁３８については後で説明する。

パージ通路３２の途中にはパージ弁４０が介装されている。パージ弁４０は、ＥＣＵ４５により算出されたパージ流量に応じた開弁量で開閉制御いわゆるパージ制御される。また、パージ弁４０は、例えば、ステッピングモータを備えかつバルブ体のストロークを制御することで開弁量を調整可能である。なお、パージ弁４０には、電磁ソレノイドを備え、非通電状態では閉弁し、通電によって開弁する電磁弁を用いてもよい。

キャニスタ３４には大気通路４２が連通されている。大気通路４２の他端部は大気に開放されている。また、大気通路４２の途中にはエアフィルタ４３が介装されている。

ＥＣＵ４５には、タンク内圧センサ２２、封鎖弁３８の電動弁５２、パージ弁４０の他、リッドスイッチ４６、リッドオープナー４７、表示装置４９等が接続されている。リッドオープナー４７には、給油口を覆うリッド４８を手動で開閉するリッド手動開閉装置（不図示）が連結されている。リッドスイッチ４６は、ＥＣＵ４５に対してリッド４８のロックを解除するための信号を出力する。また、リッドオープナー４７は、リッド４８のロック機構で、ＥＣＵ４５からロックを解除するための信号が供給された場合、又は、リッド手動開閉装置に開動作が施された場合に、リッド４８のロックを解除する。なお、タンク内圧センサ２２は本明細書でいう「タンク内圧検出手段」に相当する。また、ＥＣＵ４５は本明細書でいう「制御手段」に相当する。

次に、蒸発燃料処理装置１２の基本的動作について説明する。通常時において、封鎖弁３８のリリーフ弁５４は閉弁状態にあるものとする。

（１）［車両の駐車中］車両の駐車中は、封鎖弁３８の電動弁５２が閉弁状態に維持される。したがって、燃料タンク１５の蒸発燃料がキャニスタ３４内に流入されることがない。また、キャニスタ３４内の空気が燃料タンク１５内に流入されることもない。このとき、パージ弁４０が閉弁状態に維持される。なお、車両の駐車中等の電動弁５２の閉弁時において、燃料タンク１５内の圧力は、封鎖弁３８のリリーフ弁５４（後述する）によって適正圧力に保たれるようになっている。

（２）［車両の走行中］車両の走行中において、ＥＣＵ４５は、所定のパージ条件が成立する場合に、キャニスタ３４に吸着されている蒸発燃料をパージさせる制御を実行する。この制御では、パージ弁４０が開閉制御される。パージ弁４０が開弁されると、エンジン１４の吸気負圧がパージ通路３２を介してキャニスタ３４内に作用する。その結果、キャニスタ３４内の蒸発燃料が、大気通路４２から吸入される空気とともに吸気通路２７にパージされることによりエンジン１４で燃焼される。また、ＥＣＵ４５は、蒸発燃料のパージ中に限り、封鎖弁３８の電動弁５２を開弁状態とする。これにより、燃料タンク１５のタンク内圧が大気圧近傍値に維持される。

（３）［給油中］車両の停車中において、リッドスイッチ４６が操作されると、ＥＣＵ４５が封鎖弁３８の電動弁５２を開弁状態とする。この際、燃料タンク１５のタンク内圧が大気圧より高圧であれば、封鎖弁３８の電動弁５２が開弁すると同時に、燃料タンク１５内の蒸発燃料が、ベーパ通路３１を通ってキャニスタ３４内の吸着材に吸着される。これにより、蒸発燃料が大気に放出されることが防止される。これにともない、燃料タンク１５のタンク内圧は大気圧近傍値に低下する。また、燃料タンク１５のタンク内圧が大気圧近傍値にまで低下すると、ＥＣＵ４５は、リッド４８のロックを解除する信号をリッドオープナー４７に出力する。その信号を受けたリッドオープナー４７がリッド４８のロックを解除することにより、リッド４８の開動作が可能となる。そして、リッド４８が開けられ、タンクキャップ１７が開けられた状態で、燃料タンク１５への給油が開始される。また、ＥＣＵ４５は、給油の終了（具体的にはリッド４８が閉じられる）まで、封鎖弁３８の電動弁５２を開弁状態に維持する。このため、給油の際に、燃料タンク１５内の蒸発燃料がベーパ通路３１を通ってキャニスタ３４内の吸着材に吸着される。

次に、封鎖弁３８を説明する。図２は封鎖弁を示す斜視図、図３は同じく左側面図、図４は同じく平面図、図５は同じく下面図、図６は図３のVI−VI線矢視断面図、図７は図４のVII−VII線矢視断面図、図８は図４のVIII−VIII線矢視断面図、図９は図８のIX−IX線矢視断面図である。封鎖弁３８は、例えば車両の床下に設置されるものであるから、車両の前後左右上下方向に対応して各方向を定めるが、封鎖弁３８の配置方向を特定するものではない。なお、封鎖弁３８は本明細書でいう「流量制御弁」に相当する。

図２に示すように、封鎖弁３８は、電動弁５２及びリリーフ弁５４を収容する弁ケーシング５６を備えている。弁ケーシング５６は、樹脂製で、第１管部５７と第２管部５８と第１収容筒部６０と第２収容筒部６１と取付部６３とを有している。第１管部５７は、前後方向に延びる中空円管状に形成されている。

図６に示すように、第１収容筒部６０は、第１管部５７の前端部（図６において上端部）から前方（同、上方）へ向かって段階的に径を大きくする段付円筒状に形成されている。第１管部５７と第１収容筒部６０とは同心状に形成されている。第１収容筒部６０の後端部内に弁室（「第１弁室」という）６５が形成されている。第２管部５８は、第１収容筒部６０の第１弁室６５から右方（図６において左方）へ延びる中空円管状に形成されている。なお、第１収容筒部６０は本明細書でいう「電動弁収容筒部」に相当する。

図２に示すように、第２収容筒部６１は、第１管部５７の前端部の上側に有底円筒状に形成されている（図３参照）。第２収容筒部６１は、第１管部５７の外径の約２倍の外径を有している（図５参照）。第２収容筒部６１は、第１管部５７に対して左方（図５において右方）へ外径の約半分オフセットされている。第２収容筒部６１内に弁室（「第２弁室」という）６７が形成されている（図７参照）。なお、第２収容筒部６１は本明細書でいう「リリーフ弁収容筒部」に相当する。

図２に示すように、取付部６３は、第１収容筒部６０の左側部にブロック状に形成されている（図４参照）。取付部６３は、上面を取付面とし、前後方向の両端部に金属製の円筒状のカラー６９が埋設されている。カラー６９の軸線は、上下方向に延在している。取付部６３の後端部は、第２収容筒部６１に接続されている。

図６に示すように、第１管部５７と第２管部５８とは、同一管径又は略同一管径で形成されている。両管部５７，５８内は、第１弁室６５を介して相互に連通されている。第１管部５７の第１弁室６５側の開口部は、弁口（「第１弁口」という）７１とされている。第１弁口７１は、第１管部５７の内径よりも少し小さい内径で形成されている。第１弁口７１の口縁部が弁座７２とされている。第１管部５７内は、第１弁口７１の軸方向と同方向に沿って延びる第１通路部７５とされている。第２管部５８内は、第１弁口７１の第１通路部７５側（後側）とは反対側すなわち前側（図６において上側）で、第１通路部７５の軸方向（前後方向）と異なる方向すなわち右方（図６において左方）に沿って延びる第２通路部７６とされている。第１通路部７５と第２通路部７６とにより、エルボ状のメイン通路７４が形成されている。

図７に示すように、第２収容筒部６１の下端部には、内径を小さくする段付部７８が同心状に形成されている。段付部７８内の中空部が、第２収容筒部６１内の第２弁室６７に連通する弁口（「第２弁口」という）８０とされている。第２弁口８０は、第１管部５７と第２収容筒部６１との間の重複する壁部を貫通することにより第１通路部７５に連通されている（図８及び図９参照）。段付部７８の第２弁室６７側の端面（上端面）には、金属製の円環板状のバルブシート８２が同心状に配置されている。バルブシート８２の内径は、段付部７８の内径と同一径又は略同一径で形成されている。バルブシート８２の外周部は、第２収容筒部６１内に埋設されている。

図８に示すように、第２収容筒部６１の前端部には、上下方向に延びる縦通路部８７が形成されている。縦通路部８７の上端部は第２弁室６７に連通されている。縦通路部８７は、バルブシート８２を貫通している。また、第１収容筒部６０の左端部（図６において右端部）には、前後方向に延びる横通路部８８が形成されている。横通路部８８の前端部（図８において左端部）は、第１弁室６５に連通されている。横通路部８８の後端部（図８において右端部）は、縦通路部８７の下端部と連通されている。両通路部８７，８８の接続部を形成する接続壁部８６は、第１収容筒部６０の底壁部（後壁部）と第２収容筒部６１の底壁部（下壁部）との間に膨出状に形成されている（図２参照）。第２弁口８０、第２弁室６７、縦通路部８７、横通路部８８、及び、第１弁室６５により、第１弁口７１（図６参照）をバイパスするバイパス通路９０が構成されている。

縦通路部８７は、第２収容筒部６１の内壁面に沿う断面円弧状に形成されている（図６及び図９参照）。これにより、第２収容筒部６１の外径の増大を抑制しつつ、縦通路部８７の所要の通路断面積が確保されている。また、横通路部８８は、縦通路部８７と同様、第１収容筒部６０の内壁面に沿う断面円弧状に形成されている。これにより、第１収容筒部６０の外径の増大を抑制しつつ、横通路部８８の所要の通路断面積が確保されている。したがって、バイパス通路９０が、所要の通路断面積を確保しつつメイン通路７４に連通されている。

次に、電動弁５２を説明する。図１０は電動弁の閉弁状態を示す断面図、図１１は同じく開弁状態を示す断面図、図１２はバルブ体、バルブバネ及びバルブガイドを示す分解斜視図である。図１０に示すように、電動弁５２は、弁ケーシング５６の第１収容筒部６０内に収容されている。電動弁５２は、ステッピングモータ９２とバルブガイド９４とバルブ体９６とバルブスプリング９８とを備えている。

ステッピングモータ９２は、その軸方向を前後方向（図１０において上下方向）として第１収容筒部６０内に設置されている。ステッピングモータ９２は、正逆回転可能な出力軸９３を有している。出力軸９３は、後方（図１０において下方）へ指向されており、第１収容筒部６０の第１弁室６５内に同心状に配置されている。出力軸９３の外周面には雄ネジ部１００が形成されている。なお、ステッピングモータ９２は本明細書でいう「電動モータ」に相当する。

図１２に示すように、バルブガイド９４は、円筒状の筒壁部１０２と、筒壁部１０２の前端開口部を閉鎖する端壁部１０３とを有している。筒壁部１０２の前端部には、外径を大きくする張出部１０４が段付き円筒状に形成されている。端壁部１０３の中央部には、円筒状の筒軸部１０５が同心状に形成されている。筒軸部１０５の後端開口部は閉鎖されている。図１０に示すように、筒軸部１０５の内周面には雌ネジ部１０６が形成されている。端壁部１０３には、複数個の貫通孔１０７が周方向に等間隔で形成されている。

バルブガイド９４は、第１弁室６５内に対して軸方向すなわち前後方向（図１０において上下方向）に移動可能に配置されている。バルブガイド９４は、第１弁室６５の周壁部（第１収容筒部６０）に対して、回り止め手段（不図示）により軸回り方向に回り止めされている。バルブガイド９４の張出部１０４は、第１弁室６５の内壁面に対して所定の隙間を隔てて嵌合されている。筒軸部１０５の雌ネジ部１０６は、ステッピングモータ９２の出力軸９３の雄ネジ部１００にネジ合わされている。したがって、出力軸９３の正逆回転に基いて、バルブガイド９４が軸方向（前後方向）に移動される。なお、出力軸９３の雄ネジ部１００とバルブ体９６の雌ネジ部１０６とにより送りネジ機構１１０が構成されている。

弁ケーシング５６の弁座７２とバルブガイド９４の張出部１０４との間には、コイルバネからなる補助バネ１１２が介装されている。補助バネ１１２は、筒壁部１０２に嵌合されている。補助バネ１１２は、バルブガイド９４を常に前方（図１０において上方）へ付勢することにより、送りネジ機構１１０のバックラッシュを抑制する。筒壁部１０２の後端面は、弁座７２に対して当接可能に対向されている。

図１２に示すように、バルブ体９６は、円筒状の筒状部１１４と、筒状部１１４の後端開口部を閉鎖する弁板部１１５とを有している。弁板部１１５には、ゴム状弾性材からなる円環状のシール部材（「第１シール部材」という）１１７が装着されている。

図１０に示すように、バルブ体９６は、バルブガイド９４内に同心状にかつ前後方向（図１０において上下方向）に移動可能に配置されている。第１シール部材１１７は、弁座７２に対して当接可能に対向されている。バルブガイド９４とバルブ体９６との間には、両部材９４，９６を軸方向（前後方向）に所定範囲内で移動可能に連結する連結手段１２０が設けられている。連結手段１２０は、周方向に等間隔で複数組（例えば４組）配置されている。連結手段１２０は、バルブ体９６の筒状部１１４に設けられた係合突起１２２と、バルブガイド９４の筒壁部１０２に設けられた係合溝１２４とにより構成されている。

図１２に示すように、係合突起１２２は、バルブ体９６の筒状部１１４の外周面の前端部から半径方向外方に向けて突出されている。バルブガイド９４の筒壁部１０２の内周面には、略Ｕ字状の溝形成壁１２６が突出状に形成されている。溝形成壁１２６により、筒壁部１０２内に開口しかつ前後方向に延びる係合溝１２４が形成されている。溝形成壁１２６の一方の側壁部は端壁部１０３に接続されている。溝形成壁１２６の他方の側壁部と端壁部１０３との間には、開口部１２７が形成されている。係合突起１２２は、溝形成壁１２６の開口部１２７から係合溝１２４内に係合されている。これにより、バルブガイド９４にバルブ体９６が周方向に回り止めされた状態で、軸方向（全後方向）に所定の移動量をもって移動可能に連結されている（図１０参照）。なお、係合突起１２２は本明細書でいう「連結凸部」に相当する。また、係合溝１２４は本明細書でいう「連結凹部」に相当する。

図１０に示すように、バルブスプリング９８はコイルバネからなる（図１２参照）。バルブスプリング９８は、バルブガイド９４の端壁部１０３とバルブ体９６の弁板部１１５との間に同心状に介装されている。バルブスプリング９８は、バルブガイド９４に対してバルブ体９６を常に後方（図１０において下方）すなわち閉方向へ付勢している。なお、バルブスプリング９８は本明細書でいう「バルブ体付勢手段」に相当する。

次に、リリーフ弁５４を説明する。図７には両リリーフ弁機構の閉弁状態が示されている。図７に示すように、リリーフ弁５４は、弁ケーシング５６の第２収容筒部６１に配置されている。リリーフ弁５４は、正圧リリーフ弁機構１３０及び負圧リリーフ弁機構１３２を同心状に有している。正圧リリーフ弁機構１３０の弁部材（「第１弁部材」という）１３４、及び、負圧リリーフ弁機構１３２の弁部材（「第２弁部材」という）１３６は、第２収容筒部６１の第２弁室６７内に同心状にかつ上下動可能に配置されている。

第１弁部材１３４は、円環板状の弁板１３８と、内外二重筒状をなす内筒部１３９及び外筒部１４０と同心状に有している。弁板１３８の外周部は、第２収容筒部６１のバルブシート８２に対応する弁部（「第１弁部」という）１４１とされている。第１弁部１４１は、バルブシート８２から上方に離座するときは第２弁口８０を開き、その状態からバルブシート８２に着座することにより第２弁口８０を閉じる。なお、バルブシート８２は本明細書でいう「第１弁座」に相当する。

内筒部１３９及び外筒部１４０は、弁板１３８上に立設されている。弁板１３８と内筒部１３９との接続部分には、弁板１３８を上下方向に貫通するとともに内筒部１３９を半径方向に貫通する複数（図７では２個を示す）の連通孔１４３が形成されている。第１弁部１４１の外周縁部の下面には、複数のストッパ片１４５が周方向に等間隔で形成されている（図８参照）。ストッパ片１４５は、第１弁部材１３４の閉弁時においてバルブシート８２に当接する。これにより、第１弁部材１３４の閉弁位置が規定される。弁板１３８の内周部が負圧リリーフ弁機構１３２の弁座１４７とされている。

第２収容筒部６１の上端開口部には、キャップ１５０及び抜け止め部材１５２が配置されている。キャップ１５０は、樹脂製で、円板状に形成されている。キャップ１５０は、第２収容筒部６１の上端開口部を嵌合により閉鎖している。抜け止め部材１５２は、樹脂製で、円環状に形成されている。抜け止め部材１５２は、第２収容筒部６１の上端部に溶着等により接合されている。抜け止め部材１５２は、キャップ１５０の外周部に係合されている。これにより、キャップ１５０が抜け止め部材１５２により抜け止めされている。

第１弁部材１３４の弁板１３８とキャップ１５０との対向面間には、第１コイルバネ１５４が同心状に配置されている。第１コイルバネ１５４は、第１弁部材１３４を下方すなわち閉弁方向に付勢している。第１コイルバネ１５４は、第１弁部材１３４の外筒部１４０内に嵌合されている。なお、第１コイルバネ１５４は本明細書でいう「第１付勢手段」に相当する。

第２弁部材１３６は、円板状の弁板１５６と、丸軸状の軸部１５７とを有している。第２弁部材１３６は、軸部１５７が第１弁部材１３４の内筒部１３９内にその下方から嵌合されている。弁板１５６は、第１弁部材１３４の弁座１４７から下方に離座するときは連通孔１４３を開き、その状態から弁座１４７に着座することにより連通孔１４３を閉じる。軸部１５７の先端部（上端部）には、円環板状のバネ受け部材１５９が取付けられている。バネ受け部材１５９は、第２弁部材１３６の開弁時において第１弁部材１３４の内筒部１３９に当接する。これにより、第２弁部材１３６の最大開弁量が規定される。

第１弁部材１３４の弁板１３８とバネ受け部材１５９との対向面間には、第２コイルバネ１６１が同心状に配置されている。第２コイルバネ１６１内に、第１弁部材１３４の内筒部１３９が配置されている。第２コイルバネ１６１は、第２弁部材１３６を上方すなわち閉弁方向に付勢している。第２コイルバネ１６１と第１コイルバネ１５４とは、内外二重環状に配置されている。第２コイルバネ１６１のコイル径、コイル長及びコイル線径は、第１コイルバネ１５４のコイル径、コイル長及びコイル線径よりも小さく設定されている。したがって、第２コイルバネ１６１の付勢力は、第１コイルバネ１５４の付勢力に比べて小さい。なお、第２コイルバネ１６１は本明細書でいう「第２付勢手段」に相当する。

第１弁部材１３４の弁板１３８の下面には、ゴム状弾性材からなる円環状のシール部材（「第２シール部材」という）１６３が接着等により装着されている。第２シール部材１６３は、ゴム等のゴム状弾性材により形成されており、下面側に内外二重環状に突出する内外の両シール部１６４，１６５を有している。内周側のシール部１６４は、第２弁部材１３６の弁板１５６に対向されている。第２弁部材１３６の閉弁時には、第２弁部材１３６が第２コイルバネ１６１の付勢力によって上方へ付勢されることにより、弁板１５６が内周側のシール部１６４に弾性的に接触すなわち密着される。また、外周側のシール部１６５は、弁ケーシング５６のバルブシート８２に対向されている。第１弁部材１３４の閉弁時には、第１弁部材１３４が第１コイルバネ１５４の付勢力によって下方へ付勢されることにより、外周側のシール部１６５がバルブシート８２に弾性的に接触すなわち密着される。

正圧リリーフ弁機構１３０（図７参照）において、第１コイルバネ１５４によって正圧側の開弁圧が設定されている。第２弁口８０側の圧力（燃料タンク側）の圧力が正圧側の開弁圧以上になるときに、第１弁部材１３４が第１コイルバネ１５４の付勢に抗して上昇されることにより、正圧リリーフ弁機構１３０が開弁される（図１３参照）。このとき、外周側のシール部１６５は、バルブシート８２から離れ、自由状態となる。

負圧リリーフ弁機構１３２（図７参照）において、第２コイルバネ１６１によって負圧側の開弁圧が設定されている。第２弁口８０側の圧力（燃料タンク側）の圧力が負圧側の開弁圧以下になるときに、第２弁部材１３６が第２コイルバネ１６１の付勢に抗して下降されることにより、負圧リリーフ弁機構１３２が開弁される（図１４参照）。このとき、内周側のシール部１６４は、第２弁部材１３６の弁板１５６から相対的に離れ、自由状態となる。

前記した封鎖弁３８は、車両（不図示）に搭載される蒸発燃料処理装置１２（図１参照）におけるベーパ通路３１に介装される。すなわち、図６に示すように、弁ケーシング５６の第１管部５７にベーパ通路３１の燃料タンク１５側の通路部３１ａが接続されるとともに、第２管部５８にベーパ通路３１のキャニスタ３４側の通路部３１ｂが接続される。これにより、ベーパ通路３１の両通路部３１ａ，３１ｂが弁ケーシング５６のメイン通路７４を介して相互に連通されている。このため、メイン通路７４は、ベーパ通路３１の一部を構成している。また、図３に示すように、弁ケーシング５６の取付部６３は、車両の床下側の固定側部材１６７に対してボルト等の締結により固定される。これにより、リリーフ弁５４（図７参照）の軸線が天地方向に向くように、封鎖弁３８が車両に搭載される。

次に、封鎖弁３８における電動弁５２の動作について説明する。いま、リリーフ弁５４の正圧リリーフ弁機構１３０及び負圧リリーフ弁機構１３２が閉弁状態（図７参照）にあるものとする。

（１）［電動弁５２の開弁状態］図１１に示すように、電動弁５２の開弁状態においては、バルブガイド９４及びバルブ体９６（第１シール部材１１７を含む）が第１収容筒部６０の弁座７２から前方（図１１において上方）に離れている。また、バルブガイド９４に対してバルブ体９６がバルブスプリング９８の弾性により後方（図１１において下方）へ付勢されており、バルブガイド９４の係合溝１２４の溝底部（溝形成壁部１２６の前端部）にバルブ体９６の係合突起１２２が当接されている。このため、バルブガイド９４とバルブ体９６とが連結手段１２０を介して連結されている。

また、ＥＣＵ４５（図１参照）によるステッピングモータ９２の駆動制御に基いて、送りネジ機構１１０を介してバルブガイド９４が軸方向にストローク制御される。これにより、バルブガイド９４とともにバルブ体９６が前後方向（図１１において上下方向）に移動されることにより、バルブ体９６の開弁量（リフト量）が調整される。また、開弁状態において、ステッピングモータ９２の通電をオフ（ＯＦＦ）にしても、ステッピングモータ９２のディテントトルク、送りネジ機構１１０のリード角等によって開弁状態を保持することができる。

（２）［電動弁５２の閉弁作動時］電動弁５２の開弁状態（図１１参照）において、ステッピングモータ９２が閉弁作動されると、出力軸９３が閉弁方向に回転されることにより、送りネジ機構１１０を介してバルブガイド９４及びバルブ体９６が後方（図１１において下方）へ移動されていく。すると、バルブ体９６（詳しくは第１シール部材１１７）が弁座７２に着座することにより、バルブ体９６の後方への移動が規制される。続いて、バルブガイド９４がさらに後方へ移動されていく。これにともない、バルブ体９６の係合突起１２２に対してバルブガイド９４の係合溝１２４の溝底部（溝形成壁部１２６の前端部）が前方へ移動していく。このため、連結手段１２０によるバルブガイド９４とバルブ体９６との連結が解除される。

そして、バルブガイド９４の筒壁部１０２が弁ケーシング５６の弁座７２に近接又は当接したときに、ＥＣＵ４５によりステッピングモータ９２の閉弁作動が停止される（図１０参照）。この状態が閉弁状態である。なお、バルブガイド９４の筒壁部１０２が弁ケーシング５６の弁座７２に当接してから、ステッピングモータ９２を所定量開弁作動させることにより、バルブガイド９４を弁座７２に近接させた状態としてもよい。

（３）［電動弁５２の閉弁状態］電動弁５２の閉弁状態（図１０参照）では、バルブ体９６がバルブスプリング９８の付勢力によって弁ケーシング５６の弁座７２に着座した状態に弾性的に保持される。また、バルブ体９６と弁座７２との間は第１シール部材１１７によって弾性的にシールされる。また、閉弁状態において、ステッピングモータ９２の通電をオフ（ＯＦＦ）にしても、ステッピングモータ９２のディテントトルク、送りネジ機構１１０のリード角等によって閉弁状態を保持することができる。

（４）［電動弁５２の開弁作動時］電動弁５２の閉弁状態（図１０参照）において、ステッピングモータ９２が開弁作動されると、出力軸９３が開弁方向に回転されることにより、送りネジ機構１１０を介してバルブガイド９４が前方（開方向）へ移動されていく。これにともない、バルブガイド９４の係合溝１２４がバルブ体９６の係合突起１２２に沿って上方へ移動していく。これにともない、バルブスプリング９８及び補助バネ１１２がその弾性復元力により伸長する。そして、係合溝１２４の溝底部（溝形成壁部１２６の前端部）がバルブ体９６の係合突起１２２に当接する。これにより、バルブガイド９４とバルブ体９６との相対移動が規制される。このため、バルブガイド９４とバルブ体９６とが連結手段１２０を介して連結される。続いて、バルブガイド９４及びバルブ体９６がさらに上昇されていく。これにともない、補助バネ１１２がその弾性復元力により伸長する。これにより、バルブ体９６（詳しくは第１シール部材１１７）が弁ケーシング５６の弁座７２から離座することにより、開弁状態となる（図１１参照）。

次に、封鎖弁３８におけるリリーフ弁５４の動作について説明する。いま、封鎖弁３８の電動弁５２が閉弁状態（図１０参照）にあるとともに、リリーフ弁５４の両リリーフ弁機構１３０，１３２が閉弁状態（図７参照）にあるものとする。この状態において、燃料タンク１５側に開弁圧以上の正圧が生じると、正圧リリーフ弁機構１３０が開弁される（図１３参照）。第２弁口８０と第２弁室６７が連通される。このため、燃料タンク１５側からの流体が、第１通路部７５からバイパス通路９０（図８参照）を通り、第２通路部７６からキャニスタ３４側へと流れる。これにより、燃料タンク１５内の圧力が低下される。このときの流体の流れが図１３に矢印で示されている。

また、燃料タンク１５側に負圧リリーフ弁機構１３２の開弁圧以下の負圧が生じると、第２弁部材１３６が開弁される（図１４参照）。このため、キャニスタ３４側からの流体が、第２通路部７６からバイパス通路９０を通り、第１通路部７５から燃料タンク１５側へと流れる。これにより、燃料タンク１５内の圧力が上昇される。このときの流体の流れが図１４に矢印で示されている。

前記した封鎖弁３８によると、電動弁５２及びリリーフ弁５４を互いの軸方向が異なる方向となるように配置されている。すなわち、電動弁５２とリリーフ弁５４とは、互いの軸線がねじれの位置関係をなすように配置されている。詳しくは、電動弁５２は軸方向が前後方向となるように配置されているとともに、リリーフ弁５４は軸方向が上下方向となるように配置されている。これによって、リリーフ弁５４の軸方向に沿う方向（上下方向）の寸法を短縮し、封鎖弁３８をコンパクト化することができる。

また、弁ケーシング５６に、第１弁口７１を有するメイン通路７４と、第２弁口８０を有するバイパス通路９０とが形成されている。このため、電動弁５２及びリリーフ弁５４を集約し、封鎖弁３８をコンパクト化することができる。

また、メイン通路７４には、バイパス通路９０が所要の通路断面積を確保しつつ連通されている。したがって、バイパス通路９０における流体の流通抵抗（通気抵抗）の増大を回避することができる。

また、リリーフ弁５４は、第２弁口８０の下流側（図７において上側）に配置されている。したがって、例えばリリーフ弁５４を第２弁口８０の上流側に配置する場合と比べて、第２弁口８０とメイン通路７４とを近付けて配置することができ、弁ケーシング５６を小型化することができる。

また、メイン通路７４は、第１弁口７１の軸方向と同方向（前後方向）に沿って延びる第１通路部７５と、第１弁口７１の第１通路部７５側（後側）とは反対側で第１通路部７５の軸方向と異なる方向（左右方向）に沿って延びる第２通路部７６とを有する（図６参照）。したがって、例えば電動弁５２の軸方向と直線状のメイン通路の軸方向とが直交状に交差する場合と比べて、メイン通路７４の第２通路部７６の軸方向（左右方向）に沿う方向の寸法を短縮し、封鎖弁３８をコンパクト化することができる。

また、第１通路部７５と第２通路部７６とによりエルボ状のメイン通路７４が形成されている（図６参照）。このため、例えばメイン通路が蛇行状に形成される場合と比べて、メイン通路７４における流通抵抗（通気抵抗）を低減することができる。

また、燃料タンク１５とキャニスタ３４とを連通するベーパ通路３１と、ベーパ通路３１上に介在される封鎖弁３８とを備える蒸発燃料処理装置１２（図１参照）である。したがって、リリーフ弁５４（図７参照）の軸方向に沿う方向（上下方向）の寸法を短縮し、コンパクト化を図ることのできる封鎖弁３８を備えた蒸発燃料処理装置１２を提供することができる。

また、封鎖弁３８は、リリーフ弁５４の軸線が天地方向に向くように車両に搭載される。したがって、リリーフ弁５４の開弁圧の変動を抑制することができる。例えばリリーフ弁５４の軸方向を天地方向以外の方向に向くように車両に搭載した場合、摺動部の摩擦抵抗の増大、両コイルバネ１５４，１６１の付勢力の変動等によって、リリーフ弁５４の開弁圧に変動をきたすことになる。しかし、リリーフ弁５４の軸方向が天地方向に向くように車両に搭載することで、摺動部の摩擦抵抗の低下、両コイルバネ１５４，１６１の付勢力の変動の抑制等によって、リリーフ弁５４の開弁圧の変動を抑制することができる。なお、実施形態におけるリリーフ弁５４の上下を反転させた状態で車両に搭載してもよい。

また、封鎖弁３８のリリーフ弁５４の軸方向に沿う方向の寸法すなわち天地方向の寸法が小さいため、例えば車両の上下方向のスペースが小さい床下スペース等にも封鎖弁３８を設置することができる。このため、車両に対する封鎖弁３８の設置の自由度を向上することができる。ちなみに、特許文献１の封鎖弁によると、電動弁及びリリーフ弁の軸方向に沿う方向の寸法が大きいため、例えば車両の上下方向のスペースが小さい床下スペース等に設置しづらく、車両に対する封鎖弁の設置の自由度が低いという問題が生じる。しかし、封鎖弁３８によると、そのような問題を解消することができる。

［他の実施形態］
本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、本発明の流量制御弁は、蒸発燃料処理装置１２に限らず、その他の必要な装置に適用してもよい。また、電動弁５２とリリーフ弁５４とは、互いの軸方向が異なる方向となるように配置されていればよく、その方向は限定されない。また、封鎖弁３８の電動弁５２の電動モータには、ステッピングモータ９２の他、回転方向、回転速度及び回転量が制御可能なＤＣモータを用いることができる。また、ＤＣモータの場合、バルブガイド９４の位置を検出するストロークセンサを用いて原点位置の初期化を行うとよい。また、電動モータは、送りネジ機構を内蔵することで軸方向に移動する出力軸を備えたものでもよい。この場合、出力軸にバルブガイド９４を一体化すればよい。また、電動弁５２には、電磁ソレノイドを備え、非通電状態では閉弁し、通電によって開弁する電磁弁を用いてもよい。また、連結手段１２０の組数は適宜増減してもよい。また、連結手段１２０の係合突起１２２と係合溝１２４は、逆配置すなわち係合突起１２２をバルブガイド９４に設け、係合溝１２４をバルブ体９６に設けてもよい。また、ステッピングモータ９２等の出力軸にバルブ体９６を送りネジ機構１１０を介して連結することにより、バルブガイド９４及び補助バネ１１２を省略してもよい。

１２…蒸発燃料処理装置
１５…燃料タンク
３１…ベーパ通路
３４…キャニスタ
３８…封鎖弁（流量制御弁）
５２…電動弁
５４…リリーフ弁
５６…弁ケーシング
７１…第１弁口
７４…メイン通路
７５…第１通路部
７６…第２通路部
８０…第２弁口
９０…バイパス通路
１３０…正圧リリーフ弁機構
１３２…負圧リリーフ弁機構

Claims (7)

1. 電気的な制御により通路を開閉する電動弁と、
   前記電動弁よりも上流側の圧力が所定の正圧値以上である場合に開弁する正圧リリーフ弁機構、及び、前記電動弁よりも上流側の圧力が所定の負圧値以下である場合に開弁する負圧リリーフ弁機構を有するリリーフ弁と、
   前記電動弁及び前記リリーフ弁を収容する弁ケーシングと
   を備える流量制御弁であって、
   前記電動弁及び前記リリーフ弁は、互いの軸方向が異なる方向となるように配置されており、
   前記リリーフ弁は、前記正圧リリーフ弁機構及び前記負圧リリーフ弁機構を同心状に有する流量制御弁。
   
2. 請求項１に記載の流量制御弁であって、
   前記弁ケーシングには、前記電動弁より開閉される第１弁口を有するメイン通路と、前記第１弁口をバイパスしかつ前記リリーフ弁により開閉される第２弁口を有するバイパス通路とが形成されている流量制御弁。
3. 請求項２に記載の流量制御弁であって、
   前記メイン通路には、前記バイパス通路が所要の通路断面積を確保しつつ連通されている流量制御弁。
4. 請求項２又は３に記載の流量制御弁であって、
   前記リリーフ弁は、前記第２弁口の下流側に配置されている流量制御弁。
5. 請求項２〜４のいずれか１つに記載の流量制御弁であって、
   前記メイン通路は、前記第１弁口の軸方向と同方向に沿って延びる第１通路部と、
   前記第１弁口の前記第１通路部側とは反対側で該第１通路部の軸方向と異なる方向に沿って延びる第２通路部とを有する流量制御弁。
6. 燃料タンクとキャニスタとを連通するベーパ通路と、
   前記ベーパ通路上に介在される封鎖弁と
   を備える蒸発燃料処理装置であって、
   前記封鎖弁は、請求項１〜５のいずれか１つに記載の流量制御弁である蒸発燃料処理装置。
7. 請求項６に記載の蒸発燃料処理装置であって、
   前記流量制御弁は、前記リリーフ弁の軸線が天地方向に向くように車両に搭載される蒸発燃料処理装置。
   

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