JPWO2013093955A1 - 電磁弁 - Google Patents

電磁弁 Download PDF

Info

Publication number
JPWO2013093955A1
JPWO2013093955A1 JP2013549940A JP2013549940A JPWO2013093955A1 JP WO2013093955 A1 JPWO2013093955 A1 JP WO2013093955A1 JP 2013549940 A JP2013549940 A JP 2013549940A JP 2013549940 A JP2013549940 A JP 2013549940A JP WO2013093955 A1 JPWO2013093955 A1 JP WO2013093955A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
valve
fuel tank
movable element
port
connection port
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2013549940A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5689983B2 (ja
Inventor
雅俊 上田
雅俊 上田
和晃 鶴
和晃 鶴
伊藤　貴幸
貴幸 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Application granted granted Critical
Publication of JP5689983B2 publication Critical patent/JP5689983B2/ja
Publication of JPWO2013093955A1 publication Critical patent/JPWO2013093955A1/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
    • F16K31/0644—One-way valve
    • F16K31/0655—Lift valves

Abstract

タンク接続ポート１１とキャニスタ接続ポート１２を連通する流路に、同軸上に第一可動子２０と第二可動子２４を配する。第二可動子２４は、タンク接続ポート１１とキャニスタ接続ポート１２を連通する小径の連通路２５と、第一可動子２０の第一弁体２３に接離する第一弁座２６と、キャニスタ接続ポート１２側の第二弁座３３に接離する第二弁体２７とを有する。第一スプリング２２が第二可動子２４ごと第一可動子２０を付勢して閉弁させ、ソレノイド部１４の電磁力で第一可動子２０が吸引されるとタンク接続ポート１１が連通路２５に連通して小流量を流し、さらに差圧に応じて第二可動子２４が開弁してタンク接続ポート１１とキャニスタ接続ポート１２が直接連通して大流量を流す。

Description

この発明は、別々に開閉動作可能な二段の弁部材を有する電磁弁に関する。
車輌に搭載される蒸発ガス処理システムは、燃料タンク内で揮発した蒸発ガスをキャニスタで一時的に回収し、インテークマニホールド（エンジン）負圧を利用してキャニスタからエンジンへ引き込んで再燃焼させる。近年、自動車の燃費規制等によって、エンジン作動頻度が低下したため、エンジンへ引き込み可能な蒸発ガス量も低下傾向にあり、パージ収支に限界があった。
そこで、燃料タンクに耐圧タンク等を使用し、このタンクを密閉することで、キャニスタ側へ流れる蒸発ガス量を抑制するシステムが車輌へ搭載されつつある。このシステムにおいては、燃料タンクを開閉する電磁弁がタンク口を確実にシールする必要がある。また、給油時に燃料タンクから給油口への蒸発ガスの逆流を防止するための圧抜き、および走行時に燃料タンク内圧を調整するためにキャニスタ側へ放出する流量制御も必要となるため、複数の駆動パターンで開閉動作する必要がある。よって、燃料タンクを密閉するための電磁弁として、別々に開閉動作が可能な二段の弁部材を有する二段弁機構を採用し、上記駆動パターンを一つの電磁弁で行う（例えば、特許文献１，２参照）。
上記特許文献１，２に係る電磁弁は、電磁駆動部により往復駆動される第１弁部材と、第１弁部材が着座する第１弁座を有する第２弁部材と、第２弁部材が着座可能な第２弁座とから構成される二段弁機構を備え、燃料タンクとキャニスタを連通する連通路を第２弁部材に形成して、この連通路を第１弁部材で開閉する構成である。そして、第１弁部材と第２弁部材をそれぞれ着座させて燃料タンクを密閉する。また、第１弁部材を開弁した状態で、燃料タンクとキャニスタの差圧により第２弁部材を開閉する。
特開２００５−２９１２４１号公報 特開２００６−２５８２８３号公報
上記特許文献１，２に係る電磁弁は、ベローズで保護したシャフトを第１弁部材、このシャフトの先端を挿入する流路孔を第１弁座にし、リターンスプリングがシャフトを付勢してベローズ端面を流路孔周縁に当接して閉弁し、電磁駆動部がシャフト先端の流路孔への挿入量を制御することで流量調整を行う構成であり、構造が複雑であった。また、流体による抵抗が大きいベローズを吸引するために、電磁駆動部のコイルを大型化する必要があった。さらに、吸引力の増加に比例してリターンスプリングを大型化し、閉弁時のシール性を確保する必要があった。そのため、電磁弁が大型化するという課題があった。
また、上記特許文献２に係る電磁弁は、第１弁部材を樹脂、第１弁座をダイヤモンド・ライク・カーボン（以下、ＤＬＣ）被膜でコーティングしたゴム系弾性体で構成している。また、第２弁部材をＤＬＣ被膜でコーティングした金属、第２弁座をＤＬＣ被膜でコーティングしたゴム系弾性体で構成している。このように、ゴム系弾性体の耐久性および耐粘着性を確保するためにコーティングしているが、コーティングによりシール面のゴムが硬化し、ゴム本来の性質が損なわれ、シール性が悪化してしまう。そのため、閉弁時のシール性が悪化し、燃料タンクの密閉性が損なわれるという課題があった。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、構造を簡素化して、小型化および軽量化を図ると共に、閉弁時のシール性を確保した電磁弁を提供することを目的とする。
この発明の電磁弁は、第一弁体を有する第一可動子と、流体を導入する第一ポート、当該流体を導出する第二ポート、および当該第一ポートと当該第二ポートを連通する流路に形成された第二弁座を有し、当該流路内に第一可動子を収容したハウジングと、第二弁座より上流側で第一ポートと第二ポートを連通する、流路より小径の連通路、当該連通路の第一ポート連通側に形成され第一弁体に接離して第一ポートと当該連通路の間を開閉する第一弁座、および当該連通路の第二ポート連通側に形成され第二弁座に接離して流路を開閉する第二弁体を有し、第一可動子と同軸上に可動可能に保持された第二可動子と、第一可動子を開弁側へ吸引する電磁力を発生するソレノイド部と、第一可動子を閉弁側へ付勢して、第一可動子に第二可動子を付勢させる付勢部材とを備え、第一弁体と第一弁座のシール構造および開閉動作特性と、第二弁体と第二弁座のシール構造および開閉動作特性とがそれぞれ異なるようにしたものである。
この発明によれば、電磁力で駆動する第一可動子と差圧に応じて開弁する第二可動子とを同軸上に設置し、流路径の小さい第一弁体および第一弁座と流路径の大きい第二弁体および第二弁座のシール構造と開閉動作特性が異なるように構成したので、構造を簡素化して、小型化および軽量化を図ることができると共に、閉弁時のシール性を確保することができる。
この発明の実施の形態１に係る燃料タンク封鎖用電磁弁の構成を示す断面図であり、タンク接続ポートとキャニスタ接続ポートの間の流路が閉じた状態を示す。 実施の形態１に係る燃料タンク封鎖用電磁弁を適用した蒸発ガス処理システムの構成を示すブロック図である。 実施の形態１に係る燃料タンク封鎖用電磁弁の構成を示す断面図であり、タンク接続ポートとキャニスタ接続ポートの間が小径の連通路で連通した状態を示す。 実施の形態１に係る燃料タンク封鎖用電磁弁の構成を示す断面図であり、タンク接続ポートとキャニスタ接続ポートの間の流路が連通した状態を示す。 実施の形態１に係る燃料タンク封鎖用電磁弁の第一可動子と第二可動子を拡大した断面図である。 ＥＣＵが燃料タンク封鎖用電磁弁に対して行う過励磁駆動の制御例を示すグラフである。 この発明の実施の形態２に係る燃料タンク封鎖用電磁弁の構成を示す断面図であり、タンク接続ポートとキャニスタ接続ポートの間の流路が閉じた状態を示す。
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、二段弁機構を採用した電磁弁の構成を示す断面図である。図２は、この電磁弁を燃料タンク封鎖のために用いた蒸発ガス処理システム１の構成を示すブロック図である。車輌に搭載される蒸発ガス処理システム１は、耐圧性の燃料タンク２と、燃料タンク２で蒸発した蒸発ガスを一時的に吸着するキャニスタ３と、キャニスタ３から放出された蒸発ガスを作動中のエンジンの吸気系負圧を利用して吸引するインテークマニホールド４とを備えている。また、キャニスタ３とインテークマニホールド４とを連通した配管には、キャニスタ３からインテークマニホールド４へ蒸発ガスをパージ（導入）するパージ用電磁弁５が設置されている。キャニスタ３の大気開放側の配管には、大気開放用電磁弁６とフィルタ７が設置されている。また、燃料タンク２に連通した配管には燃料タンク２の内圧調整および封鎖のための電磁弁１０（図１に示す）が設置されており、さらに、燃料タンク２と大気を連通するバイパス配管にリリーフ弁８が設置されている。各電磁弁５，６，１０の開閉動作はＥＣＵ（電子制御ユニット）９が制御する。
なお、図２に示すバイパス配管とリリーフ弁８は下記実施の形態２で詳述する。
通常時、ＥＣＵ９は、燃料タンク封鎖用電磁弁１０を閉弁させて燃料タンク２とキャニスタ３を接続する配管を閉じ、燃料タンク２を封鎖することによって、燃料タンク２からキャニスタ３側への蒸発ガスの流入を阻止する。
給油時、ＥＣＵ９は、圧抜き動作として、燃料タンク封鎖用電磁弁１０を開弁させて、燃料タンク２内の蒸発ガスをキャニスタ３側へ流して内圧を低下させる。給油時の蒸発ガスの流れを、図２に一点鎖線で示す。
走行時、ＥＣＵ９は、パージ用電磁弁５をＤｕｔｙ駆動して流量制御を行い、キャニスタ３からインテークマニホールド４へ、エンジン負圧を利用して蒸発ガスを引き込み、燃焼させる。パージ時の蒸発ガスの流れは、図２に破線で示す。また、ＥＣＵ９は、燃料タンク封鎖用電磁弁１０をＤｕｔｙ駆動して流量制御を行って燃料タンク２からインテークマニホールド４へエンジン負圧を利用して蒸発ガスを流し、燃料タンク２の内圧を調整する。内圧調整時の蒸発ガスの流れは、図２に二点鎖線で示す。
例えばプラグイン・ハイブリッド自動車（Ｐ−ＨＥＶ）においては、燃料タンク２からキャニスタ３への燃料ガス吸着を給油時のみ行う（図２に一点鎖線で示す給油時の経路）。そして、給油時以外に、キャニスタ３からインテークマニホールド４側へパージして（図２に破線で示すパージ時の経路および二点鎖線で示す内圧調整時の経路）、燃料タンク２の内圧を調整（低く）し、給油時の蒸発量を極力少なくする。
図１に示すように、燃料タンク封鎖用電磁弁１０は、燃料タンク２側の配管に連結して蒸発ガスを導入するタンク接続ポート１１（第一ポート）と、キャニスタ３側の配管に連結して蒸発ガスを導出するキャニスタ接続ポート１２（第二ポート）と、これらのポートに連通する流路（後述する第一流路３１および第二流路３２）を形成したハウジング１３と、第一可動子２０を可動させてタンク接続ポート１１とキャニスタ接続ポート１２の間の流路を開閉するソレノイド部１４とを備える。
ソレノイド部１４は、樹脂部材を一体成形してなり、ボビンに導線を巻回してなるコイル１５と、コイル１５へ通電する給電端子１６と、コイル１５への通電により励磁される固定鉄心１７と、固定鉄心１７と共に磁気回路を構成する外鉄ヨーク部１８およびプレート１９と、固定鉄心１７に吸引される第一可動子（プランジャ）２０と、固定鉄心１７内に固定されて第一可動子２０のストッパになるピン２１と、第一可動子２０を固定鉄心１７の吸引方向（開弁方向）とは反対の方向（閉弁方向）へ付勢する第一スプリング（付勢部材）２２とを備える。第一可動子２０の先端には第一弁体２３が形成されている。
本実施の形態１に係る燃料タンク封鎖用電磁弁１０は、磁性部材で構成されて電磁吸引力を受けて開閉する第一可動子２０に加え、非磁性部材で構成されて第一可動子２０の開閉動作に連動して開閉する大径の第二可動子２４を備える二段弁構造とする。
第二可動子２４は、円柱形状の中心を貫通する連通路２５と、この連通路２５の一端部であって第一可動子２０の第一弁体２３が接離する第一弁座２６と、この連通路２５の他端部であって後述する第二弁座３３に接離する第二弁体２７とを備える。また、第二可動子２４の一端面に、後述するガイド部材２９の一端部を挿入するための凹部２８が形成されている。
ソレノイド部１４とハウジング１３の間に挟みこまれたプレート１９に、樹脂製のガイド部材２９が一体形成されている。このガイド部材２９は円筒形状であってその内周面を第一可動子２０の外周面に当接させて、第一可動子２０が可動するときの摺動ガイドにする。また、ガイド部材２９の下端部を第二可動子２４の凹部２８に挿入して、ガイド部材２９の外周面を第二可動子２４の凹部２８の内周面に当接させて、第二可動子２４が可動するときの摺動ガイドにする。なお、図示例では凹部２８に凹凸形状を形成して、その凸部分にガイド部材２９の外周面を当接させている。
第一可動子２０および第二可動子２４の摺動ガイドを同一部品（ガイド部材２９）の内周面および外周面で構成することにより、各可動子が同軸上で可動し、各可動子の弁体−弁座間の位置ずれを抑制できる。また、燃料タンク封鎖用電磁弁１０の組み立て時に、他部品の精度および軸ずれ等に影響されることがなく、弁体−弁座間のシール性を安定させることができる。
ハウジング１３の内側に、連通路２５より大径の円筒部３０が形成され、この円筒部３０の開口端は、第二可動子２４の第二弁体２７が接離する第二弁座３３となる。また、ハウジング１３と円筒部３０の間の空間（円筒部３０の外側空間）がタンク接続ポート１１に連通して第一流路３１となり、一方、円筒部３０の内側空間がキャニスタ接続ポート１２に連通して第二流路３２となる。第二流路３２のもう一方側は連通路２５に連通している。よって、第一流路３１と第二流路３２が直接連通した場合の流量に比べ、第一流路３１と第二流路３２が連通路２５を経由して連通した場合の流量は少ない。
この第一流路３１には、第二可動子２４を第一可動子２０へ押付ける方向（開弁方向）へ付勢する第二スプリング３４が設置されている。なお、第一スプリング２２と第二スプリング３４の付勢方向は逆を向き、かつ、第一スプリング２２の付勢力に比べ第二スプリング３４の付勢力は小さい。
次に、燃料タンク封鎖用電磁弁１０の動作と蒸発ガスの流れを説明する。
（１）通常時
通常時は、ＥＣＵ９が燃料タンク封鎖用電磁弁１０を閉弁させ、燃料タンク２を封鎖する。このとき、図１に示すように、第一可動子２０は、第一スプリング２２の付勢力により第二可動子２４の方向へ可動し、第一弁体２３が第一弁座２６に当接する。これにより、第一流路３１と連通路２５の連通が遮断される。他方の第二可動子２４は、第一弁体２３と第一弁座２６の当接を介して第一スプリング２２の大きな付勢力を受け、第二スプリング２８の付勢力に抗して第二弁座３３の方向へ可動し、第二弁体２７が第二弁座３３に当接する。これにより、第一流路３１と第二流路３２の連通が遮断される。
従って、タンク接続ポート１１とキャニスタ接続ポート１２の連通が遮断された状態となり、燃料タンク２が閉鎖される。
（２）給油時
図３および図４は燃料タンク封鎖用電磁弁１０の断面図であり、図３は、タンク接続ポート１１（第一流路３１）とキャニスタ接続ポート１２（第二流路３２）が連通路２５を介して連通した状態を示す。図４は、タンク接続ポート１１（第一流路３１）とキャニスタ接続ポート１２（第二流路３２）が直接連通した状態を示す。
給油前は、ＥＣＵ９が燃料タンク封鎖用電磁弁１０を開弁させ、燃料タンク２の圧抜き動作を行う。このとき、図３に示すように、第一可動子２０は、ソレノイド部１４の電磁吸引力により、第一スプリング２２の付勢力に抗して固定鉄心１７の方向へ可動し、第一弁体２３が第一弁座２６から離間する。これにより、第一流路３１と第二流路３２の間が小径の連通路２５によって連通した状態となり、タンク接続ポート１１からキャニスタ接続ポート１２へ小流量の蒸発ガスが流れる。
よって、給油前に燃料タンク２の内圧を低下でき、燃料タンク２から給油口へ蒸発ガスが流出することを防止できる。
また、第一可動子２０が開弁した状態において、給油によって燃料タンク２の内圧が上昇すると、第二可動子２４の受ける圧力が上昇する。すると、第二可動子２４は、第二スプリング３４の補助的な付勢力により第一可動子２０の方向へ可動し、図４に示すように、第一弁座２６が第一弁体２３に当接すると共に第二弁体２７が第二弁座３３から離間する。これにより、第一流路３１が第二流路３２に直接連通した状態となり、タンク接続ポート１１からキャニスタ接続ポート１２へ大流量の蒸発ガスが流れる。
よって、燃料タンク２の内圧により給油が妨げられることを防止でき、低圧力損失での給油が可能となる。
（３）走行時
走行時は、ＥＣＵ９がパージ用電磁弁５を開弁して内圧調整時の配管にエンジン負圧を生じさせると共に、燃料タンク封鎖用電磁弁１０をＤｕｔｙ駆動により開閉動作させ、エンジン負圧で燃料タンク２内の蒸発ガスを吸引して内圧を調整する。このとき、第一可動子２０は、Ｄｕｔｙのオン・オフに応じた通電を受けてソレノイド部１４が断続的な電磁吸引力を発生させ、第一スプリング２２の付勢力に抗した開弁方向への可動（図３に示す状態）と、第一スプリング２２の付勢力による閉弁方向への可動（図１に示す状態）とを繰り返し、第一弁体２３と第一弁座２６の接離を繰り返す。これにより、第一流路３１と第二流路３２の間が小径の連通路２５を介して連通と遮断を繰り返し、連通時間に略比例した流量の蒸発ガスがタンク接続ポート１１からキャニスタ接続ポート１２へ流れる。
よって、燃料タンク２の過度な圧力上昇を抑制でき、燃料タンク２の変形および破損を防止できる。
ここで、Ｄｕｔｙ駆動にて蒸発ガス流量を制御する第一可動子２０は、従来、その第一弁体２３をゴム等の弾性部材で形成して第一弁座２６との密着性を高めつつ、耐久性および耐粘着性を確保するために、第一弁体２３のゴム面上に非粘着部材を塗布していた。しかし、非粘着部材の塗布により、ゴムが硬化し、ゴム本来の性質が損なわれ、シール性が悪化してしまう。
一方、燃料タンク封鎖用電磁弁１０は、燃料タンク２内で発生する蒸発ガスを封鎖することがメインであり、第一可動子２０は大部分の時間、閉弁状態にある。そのため、通常用途の電磁弁（例えば、図２のパージ用電磁弁５）の可動子に比べて、燃料タンク封鎖用電磁弁１０の第一可動子２０は開閉動作の頻度が少なく、第一弁体２３と第一弁座２６との接離回数も少ない。
そこで、Ｄｕｔｙ駆動にて動作する第一可動子２０への非粘着部材の塗布を廃止する。詳細を、図５に示す。
図５は、本実施の形態１に係る燃料タンク封鎖用電磁弁１０のうち、第一可動子２０と第二可動子２４を拡大した断面図であり、紙面上側はタンク接続ポート１１（第一流路３１）とキャニスタ接続ポート１２（第二流路３２）が直接連通した状態、紙面下側はタンク接続ポート１１（第一流路３１）とキャニスタ接続ポート１２（第二流路３２）の間が遮断した状態を示す。
鉄等の磁性部材である第一可動子２０の先端には、ゴム等の弾性部材である第一弁体２３が焼き付けられている。この第一弁体２３の、第一弁座２６と当接する面には、フッ素樹脂等の塗布を行わず、ゴム面のままとする。他方、樹脂等の非磁性部材である第二可動子２４の第一弁座２６には、非粘着機能を有するフッ素樹脂、モリブデン等の非粘着部材を塗布して、非粘着性被膜Ａを形成する。これにより、第一可動子２０の第一弁体２３の面粗度向上と撓み量向上が可能となり、第一弁体２３と第一弁座２６の間の閉弁シール性の確保が可能となる。
他方、第二弁体２７と第二弁座３３には非粘着部材を塗布して、耐久性を確保する等してもよい。
また、燃料タンク封鎖用電磁弁１０は、給油時等において第一可動子２０を常時開状態にするため、連続通電で駆動する。そのため消費電力が大きくなる。他方、車輌搭載の蒸発ガス処理システムに適用する場合、バッテリへの負担を小さくするために省電力が要求される。
燃料タンク封鎖用電磁弁１０において第一可動子２０を開弁する場合、初期動作として閉弁位置から開弁方向へ第一可動子２０を吸引するため、大きな電磁力が必要となる。しかし、初期動作後、第一可動子２０をピン２１の端面１で保持している間、初期動作相当の電磁力は必要ではなく保持電流でよいため、コイル１５に通電する電流値を下げることが可能である。
そこで、常時開状態にする場合、ＥＣＵ９は、燃料タンク封鎖用電磁弁１０に対して過励磁駆動およびチョッパ駆動を実施するようにして、燃料タンク封鎖用電磁弁１０の電流消費を抑制する。
図６は、ＥＣＵ９が燃料タンク封鎖用電磁弁１０に対して行う過励磁駆動およびチョッパ駆動の制御例を示すグラフである。グラフの横軸は通電時間、縦軸は電流および電圧である。燃料タンク封鎖用電磁弁１０を常時開状態にする場合、ＥＣＵ９は、所定期間コイル１５に電圧を印加してソレノイド部１４を過励磁させ、電流を素早く過励磁電流まで上昇させ、続けて印加電圧をＤｕｔｙ駆動時のオン・オフ周期（数十Ｈｚ）より短い周期でチョッピングして、過励磁電流より低い保持電流に保持する。よって、連続通電による駆動に比べて、燃料タンク封鎖用電磁弁１０の電流消費を抑制できる。
これにより、燃料タンク封鎖用電磁弁１０での消費電力と自己発熱を極力小さくできる。また、自己発熱によるコイル１５の抵抗上昇を抑制することが可能となるため、開弁の初期動作時等における第一可動子２０の再動作性を高める効果も期待できる。
以上より、実施の形態１によれば、燃料タンク封鎖用電磁弁１０は、第一弁体２３を有する第一可動子２０と、蒸発ガスを導入するタンク接続ポート１１、蒸発ガスを導出するキャニスタ接続ポート１２、およびタンク接続ポート１１とキャニスタ接続ポート１２を連通する第一流路３１と第二流路３２の途中に形成された第二弁座３３を有するハウジング１３と、第二弁座３３より上流側でタンク接続ポート１１とキャニスタ接続ポート１２を連通する連通路２５、連通路２５のタンク接続ポート１１連通側に形成され第一弁体２３に接離してタンク接続ポート１１と連通路２５の間を開閉する第一弁座２６、および連通路２５のキャニスタ接続ポート１２連通側に形成され第二弁座３３に接離して第一流路３１と第二流路３２の間を開閉する第二弁体２７を有し、第一可動子２０と同軸上に可動可能に保持された第二可動子２４と、第一可動子２０を開弁側へ吸引する電磁力を発生するソレノイド部１４と、第一可動子２０を閉弁側へ付勢して当該第一可動子２０に第二可動子２４を付勢させる第一スプリング２２とを備え、第一弁体２３と第一弁座２６のシール構造および開閉動作特性と、第二弁体２７と第二弁座３３のシール構造および開閉動作特性とがそれぞれ異なるように構成した。このため、従来の電磁弁のようにコイルおよびスプリングを大型化する必要がなく、構造を簡素化して小型化および軽量化を図ることができると共に、閉弁時のシール性を確保することができる。
また、実施の形態１によれば、第一弁体２３は弾性部材で形成し、第一弁座２６の第一弁体２３が当接する面は非粘着部材の非粘着性被膜Ａを形成するようにした。このため、第一弁体２３の面粗度および撓み量を維持できるので、閉弁時のシール性を確保することができる。
また、実施の形態１によれば、燃料タンク封鎖用電磁弁１０は、筒体の内面で第一可動子２０を摺動させ、外面で第二可動子２４を摺動させて、第一可動子２０と第二可動子２４の同軸上での可動をガイドするガイド部材２９を備える構成にした。第一可動子２０のガイドと第二可動子２４のガイドを一部品のガイド部材２９で行うようにしたので、このガイド部材２９の寸法精度を向上することで、第一可動子２０および第二可動子２４のシール位置ずれ、およびシール面の傾きを低減することが可能となり、閉弁時のシール性が向上する。
また、実施の形態１によれば、燃料タンク封鎖用電磁弁１０のソレノイド部１４は、常時開弁する場合、ＥＣＵ９の制御により所定の期間を過励磁駆動し、続けてチョッパ駆動して過励磁電流より小さい保持電流で動作するように構成したので、連続通電で駆動する場合に比べて消費電流を低減できる。よって、燃料タンク封鎖用電磁弁１０を車輌搭載の蒸発ガス処理システム１に適用した場合に、車載バッテリへの負担を小さくすることができる。
実施の形態２．
上記実施の形態１で説明した図２に示す蒸発ガス処理システム１において、燃料タンク封鎖用電磁弁１０が故障した場合、燃料タンク２とキャニスタ３の間の配管が閉鎖され、燃料タンク２内で発生する蒸発ガスにより内圧が高まり、タンクが変形したり破損したりする可能性がある。そこで、フェールセーフとして、燃料タンク２とキャニスタ３の間の配管を分岐してバイパス配管を形成して圧力感応式のリリーフ弁８を設置する。例えば燃料タンク封鎖用電磁弁１０の動作不能により配管内で過度な圧力が発生した場合はリリーフ弁８が開弁してバイパス配管が連通し、フィルタ７を経由して、蒸発ガスを大気側へ放出する。
このように、燃料タンク２とキャニスタ３の間の配管を分岐してバイパス配管を形成する構成にしてもよいが、配管および接続部品が増えてしまう。そこで、本実施の形態２では、燃料タンク封鎖用電磁弁１０にバイパス配管への分岐用ポートを設けて、配管側での分岐を不要にする。
図７は、本実施の形態２に係る燃料タンク封鎖用電磁弁１０ａの構成を示す断面図であり、タンク接続ポート１１とキャニスタ接続ポート１２の連通が遮断された状態を示す。なお、図７において図１と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
この燃料タンク封鎖用電磁弁１０ａにおいて、ハウジング１３にリリーフ弁接続ポート（第三ポート）４０が形成されている。このリリーフ弁接続ポート４０の一端側が第一流路３１に連通し、他端側はバイパス配管を経由して大気側へ連通する。燃料タンク封鎖用電磁弁１０ａは常時閉弁するタイプのため、燃料タンク封鎖用電磁弁１０ａが故障等による動作不能となると、燃料タンク２の蒸発ガスが放出されず内圧が上昇する。このとき、燃料タンク２、タンク接続ポート１１、第一流路３１およびリリーフ弁接続ポート４０は連通しているので、内圧でリリーフ弁８が開弁し、フィルタ７を介して大気側へ蒸発ガスを放出できる。
このリリーフ弁８は逆止弁等の圧力感応式の弁であり、リリーフ弁接続ポート４０側の高い内圧を受けて開弁し、バイパス配管を連通する。なお、リリーフ弁８をリリーフ弁接続ポート４０の内部に一体に設けてもよい。
以上より、実施の形態２によれば、燃料タンク封鎖用電磁弁１０ａは、ハウジング１３に、第一可動子２０および第二可動子２４の開閉状態によらずタンク接続ポート１１の第一流路３１に連通するリリーフ弁接続ポート４０を形成する構成にした。このため、リリーフ弁８を設置したフェールセーフ用のバイパス配管に接続するための分岐用配管を、蒸発ガス処理システム１側に設置する必要がない。よって、配管および接続部品が省略でき、配管の簡素化が可能となる。
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
以上のように、この発明に係る電磁弁は、大型化することなく閉弁時のシール性を確保し、消費電力を低減し、さらにフェールセーフを備えるようにしたので、Ｐ−ＨＥＶ等に搭載される蒸発ガス処理システムの燃料タンク封鎖用電磁弁等に用いるのに適している。
１ 蒸発ガス処理システム、２ 燃料タンク、３ キャニスタ、４ インテークマニホールド、５ パージ用電磁弁、６ 大気開放用電磁弁、７ フィルタ、８ リリーフ弁、９ ＥＣＵ、１０，１０ａ 燃料タンク封鎖用電磁弁、１１ タンク接続ポート（第一ポート）、１２ キャニスタ接続ポート（第二ポート）、１３ ハウジング、１４ ソレノイド部、１５ コイル、１６ 給電端子、１７ 固定鉄心、１８ 外鉄ヨーク部、１９ プレート、２０ 第一可動子、２１ ピン、２２ 第一スプリング（付勢部材）、２３ 第一弁体、２４ 第二可動子、２５ 連通路、２６ 第一弁座、２７ 第二弁体、２８ 凹部、２９ ガイド部材、３０ 円筒部、３１ 第一流路、３２ 第二流路、３３ 第二弁座、３４ 第二スプリング、４０ リリーフ弁接続ポート（第三ポート）。
この発明は、別々に開閉動作可能な二段の弁部材を有する電磁弁に関する。
車輌に搭載される蒸発ガス処理システムは、燃料タンク内で揮発した蒸発ガスをキャニスタで一時的に回収し、インテークマニホールド（エンジン）負圧を利用してキャニスタからエンジンへ引き込んで再燃焼させる。近年、自動車の燃費規制等によって、エンジン作動頻度が低下したため、エンジンへ引き込み可能な蒸発ガス量も低下傾向にあり、パージ収支に限界があった。
そこで、燃料タンクに耐圧タンク等を使用し、このタンクを密閉することで、キャニスタ側へ流れる蒸発ガス量を抑制するシステムが車輌へ搭載されつつある。このシステムにおいては、燃料タンクを開閉する電磁弁がタンク口を確実にシールする必要がある。また、給油時に燃料タンクから給油口への蒸発ガスの逆流を防止するための圧抜き、および走行時に燃料タンク内圧を調整するためにキャニスタ側へ放出する流量制御も必要となるため、複数の駆動パターンで開閉動作する必要がある。よって、燃料タンクを密閉するための電磁弁として、別々に開閉動作が可能な二段の弁部材を有する二段弁機構を採用し、上記駆動パターンを一つの電磁弁で行う（例えば、特許文献１，２参照）。
上記特許文献１，２に係る電磁弁は、電磁駆動部により往復駆動される第１弁部材と、第１弁部材が着座する第１弁座を有する第２弁部材と、第２弁部材が着座可能な第２弁座とから構成される二段弁機構を備え、燃料タンクとキャニスタを連通する連通路を第２弁部材に形成して、この連通路を第１弁部材で開閉する構成である。そして、第１弁部材と第２弁部材をそれぞれ着座させて燃料タンクを密閉する。また、第１弁部材を開弁した状態で、燃料タンクとキャニスタの差圧により第２弁部材を開閉する。
特開２００５−２９１２４１号公報 特開２００６−２５８２８３号公報
上記特許文献１，２に係る電磁弁は、ベローズで保護したシャフトを第１弁部材、このシャフトの先端を挿入する流路孔を第１弁座にし、リターンスプリングがシャフトを付勢してベローズ端面を流路孔周縁に当接して閉弁し、電磁駆動部がシャフト先端の流路孔への挿入量を制御することで流量調整を行う構成であり、構造が複雑であった。また、流体による抵抗が大きいベローズを吸引するために、電磁駆動部のコイルを大型化する必要があった。さらに、吸引力の増加に比例してリターンスプリングを大型化し、閉弁時のシール性を確保する必要があった。そのため、電磁弁が大型化するという課題があった。
また、上記特許文献２に係る電磁弁は、第１弁部材を樹脂、第１弁座をダイヤモンド・ライク・カーボン（以下、ＤＬＣ）被膜でコーティングしたゴム系弾性体で構成している。また、第２弁部材をＤＬＣ被膜でコーティングした金属、第２弁座をＤＬＣ被膜でコーティングしたゴム系弾性体で構成している。このように、ゴム系弾性体の耐久性および耐粘着性を確保するためにコーティングしているが、コーティングによりシール面のゴムが硬化し、ゴム本来の性質が損なわれ、シール性が悪化してしまう。そのため、閉弁時のシール性が悪化し、燃料タンクの密閉性が損なわれるという課題があった。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、構造を簡素化して、小型化および軽量化を図ると共に、閉弁時のシール性を確保した電磁弁を提供することを目的とする。
この発明の電磁弁は、第一弁体を有する第一可動子と、流体を導入する第一ポート、当該流体を導出する第二ポート、および当該第一ポートと当該第二ポートを連通する流路に形成された第二弁座を有し、当該流路内に前記第一可動子を収容したハウジングと、第二弁座より上流側で第一ポートと第二ポートを連通する、流路より小径の連通路、当該連通路の第一ポート連通側に形成され第一弁体に接離して第一ポートと当該連通路の間を開閉する第一弁座、および当該連通路の第二ポート連通側に形成され第二弁座に接離して流路を開閉する第二弁体を有し、第一可動子と同軸上に可動可能に保持された第二可動子と、第一可動子を開弁側へ吸引する電磁力を発生するソレノイド部と、第一可動子を閉弁側へ付勢して、第一可動子に第二可動子を付勢させる付勢部材とを備え、第一弁体と第一弁座のシール構造および電磁力による開閉動作特性と、第二弁体と第二弁座のシール構造および差圧による開閉動作特性とがそれぞれ異なり、第一弁体は、弾性部材で形成され、第一弁座の第一弁体が当接する面は、非粘着部材で形成されているようにしたものである。
この発明によれば、電磁力で駆動する第一可動子と差圧に応じて開弁する第二可動子とを同軸上に設置し、流路径の小さい第一弁体および第一弁座と流路径の大きい第二弁体および第二弁座のシール構造と開閉動作特性が異なるように構成したので、構造を簡素化して、小型化および軽量化を図ることができると共に、閉弁時のシール性を確保することができる。
この発明の実施の形態１に係る燃料タンク封鎖用電磁弁の構成を示す断面図であり、タンク接続ポートとキャニスタ接続ポートの間の流路が閉じた状態を示す。 実施の形態１に係る燃料タンク封鎖用電磁弁を適用した蒸発ガス処理システムの構成を示すブロック図である。 実施の形態１に係る燃料タンク封鎖用電磁弁の構成を示す断面図であり、タンク接続ポートとキャニスタ接続ポートの間が小径の連通路で連通した状態を示す。 実施の形態１に係る燃料タンク封鎖用電磁弁の構成を示す断面図であり、タンク接続ポートとキャニスタ接続ポートの間の流路が連通した状態を示す。 実施の形態１に係る燃料タンク封鎖用電磁弁の第一可動子と第二可動子を拡大した断面図である。 ＥＣＵが燃料タンク封鎖用電磁弁に対して行う過励磁駆動の制御例を示すグラフである。 この発明の実施の形態２に係る燃料タンク封鎖用電磁弁の構成を示す断面図であり、タンク接続ポートとキャニスタ接続ポートの間の流路が閉じた状態を示す。
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、二段弁機構を採用した電磁弁の構成を示す断面図である。図２は、この電磁弁を燃料タンク封鎖のために用いた蒸発ガス処理システム１の構成を示すブロック図である。車輌に搭載される蒸発ガス処理システム１は、耐圧性の燃料タンク２と、燃料タンク２で蒸発した蒸発ガスを一時的に吸着するキャニスタ３と、キャニスタ３から放出された蒸発ガスを作動中のエンジンの吸気系負圧を利用して吸引するインテークマニホールド４とを備えている。また、キャニスタ３とインテークマニホールド４とを連通した配管には、キャニスタ３からインテークマニホールド４へ蒸発ガスをパージ（導入）するパージ用電磁弁５が設置されている。キャニスタ３の大気開放側の配管には、大気開放用電磁弁６とフィルタ７が設置されている。また、燃料タンク２に連通した配管には燃料タンク２の内圧調整および封鎖のための電磁弁１０（図１に示す）が設置されており、さらに、燃料タンク２と大気を連通するバイパス配管にリリーフ弁８が設置されている。各電磁弁５，６，１０の開閉動作はＥＣＵ（電子制御ユニット）９が制御する。
なお、図２に示すバイパス配管とリリーフ弁８は下記実施の形態２で詳述する。
通常時、ＥＣＵ９は、燃料タンク封鎖用電磁弁１０を閉弁させて燃料タンク２とキャニスタ３を接続する配管を閉じ、燃料タンク２を封鎖することによって、燃料タンク２からキャニスタ３側への蒸発ガスの流入を阻止する。
給油時、ＥＣＵ９は、圧抜き動作として、燃料タンク封鎖用電磁弁１０を開弁させて、燃料タンク２内の蒸発ガスをキャニスタ３側へ流して内圧を低下させる。給油時の蒸発ガスの流れを、図２に一点鎖線で示す。
走行時、ＥＣＵ９は、パージ用電磁弁５をＤｕｔｙ駆動して流量制御を行い、キャニスタ３からインテークマニホールド４へ、エンジン負圧を利用して蒸発ガスを引き込み、燃焼させる。パージ時の蒸発ガスの流れは、図２に破線で示す。また、ＥＣＵ９は、燃料タンク封鎖用電磁弁１０をＤｕｔｙ駆動して流量制御を行って燃料タンク２からインテークマニホールド４へエンジン負圧を利用して蒸発ガスを流し、燃料タンク２の内圧を調整する。内圧調整時の蒸発ガスの流れは、図２に二点鎖線で示す。
例えばプラグイン・ハイブリッド自動車（Ｐ−ＨＥＶ）においては、燃料タンク２からキャニスタ３への燃料ガス吸着を給油時のみ行う（図２に一点鎖線で示す給油時の経路）。そして、給油時以外に、キャニスタ３からインテークマニホールド４側へパージして（図２に破線で示すパージ時の経路および二点鎖線で示す内圧調整時の経路）、燃料タンク２の内圧を調整（低く）し、給油時の蒸発量を極力少なくする。
図１に示すように、燃料タンク封鎖用電磁弁１０は、燃料タンク２側の配管に連結して蒸発ガスを導入するタンク接続ポート１１（第一ポート）と、キャニスタ３側の配管に連結して蒸発ガスを導出するキャニスタ接続ポート１２（第二ポート）と、これらのポートに連通する流路（後述する第一流路３１および第二流路３２）を形成したハウジング１３と、第一可動子２０を可動させてタンク接続ポート１１とキャニスタ接続ポート１２の間の流路を開閉するソレノイド部１４とを備える。
ソレノイド部１４は、樹脂部材を一体成形してなり、ボビンに導線を巻回してなるコイル１５と、コイル１５へ通電する給電端子１６と、コイル１５への通電により励磁される固定鉄心１７と、固定鉄心１７と共に磁気回路を構成する外鉄ヨーク部１８およびプレート１９と、固定鉄心１７に吸引される第一可動子（プランジャ）２０と、固定鉄心１７内に固定されて第一可動子２０のストッパになるピン２１と、第一可動子２０を固定鉄心１７の吸引方向（開弁方向）とは反対の方向（閉弁方向）へ付勢する第一スプリング（付勢部材）２２とを備える。第一可動子２０の先端には第一弁体２３が形成されている。
本実施の形態１に係る燃料タンク封鎖用電磁弁１０は、磁性部材で構成されて電磁吸引力を受けて開閉する第一可動子２０に加え、非磁性部材で構成されて第一可動子２０の開閉動作に連動して開閉する大径の第二可動子２４を備える二段弁構造とする。
第二可動子２４は、円柱形状の中心を貫通する連通路２５と、この連通路２５の一端部であって第一可動子２０の第一弁体２３が接離する第一弁座２６と、この連通路２５の他端部であって後述する第二弁座３３に接離する第二弁体２７とを備える。また、第二可動子２４の一端面に、後述するガイド部材２９の一端部を挿入するための凹部２８が形成されている。
ソレノイド部１４とハウジング１３の間に挟みこまれたプレート１９に、樹脂製のガイド部材２９が一体形成されている。このガイド部材２９は円筒形状であってその内周面を第一可動子２０の外周面に当接させて、第一可動子２０が可動するときの摺動ガイドにする。また、ガイド部材２９の下端部を第二可動子２４の凹部２８に挿入して、ガイド部材２９の外周面を第二可動子２４の凹部２８の内周面に当接させて、第二可動子２４が可動するときの摺動ガイドにする。なお、図示例では凹部２８に凹凸形状を形成して、その凸部分にガイド部材２９の外周面を当接させている。
第一可動子２０および第二可動子２４の摺動ガイドを同一部品（ガイド部材２９）の内周面および外周面で構成することにより、各可動子が同軸上で可動し、各可動子の弁体−弁座間の位置ずれを抑制できる。また、燃料タンク封鎖用電磁弁１０の組み立て時に、他部品の精度および軸ずれ等に影響されることがなく、弁体−弁座間のシール性を安定させることができる。
ハウジング１３の内側に、連通路２５より大径の円筒部３０が形成され、この円筒部３０の開口端は、第二可動子２４の第二弁体２７が接離する第二弁座３３となる。また、ハウジング１３と円筒部３０の間の空間（円筒部３０の外側空間）がタンク接続ポート１１に連通して第一流路３１となり、一方、円筒部３０の内側空間がキャニスタ接続ポート１２に連通して第二流路３２となる。第二流路３２のもう一方側は連通路２５に連通している。よって、第一流路３１と第二流路３２が直接連通した場合の流量に比べ、第一流路３１と第二流路３２が連通路２５を経由して連通した場合の流量は少ない。
この第一流路３１には、第二可動子２４を第一可動子２０へ押付ける方向（開弁方向）へ付勢する第二スプリング３４が設置されている。なお、第一スプリング２２と第二スプリング３４の付勢方向は逆を向き、かつ、第一スプリング２２の付勢力に比べ第二スプリング３４の付勢力は小さい。
次に、燃料タンク封鎖用電磁弁１０の動作と蒸発ガスの流れを説明する。
（１）通常時
通常時は、ＥＣＵ９が燃料タンク封鎖用電磁弁１０を閉弁させ、燃料タンク２を封鎖する。このとき、図１に示すように、第一可動子２０は、第一スプリング２２の付勢力により第二可動子２４の方向へ可動し、第一弁体２３が第一弁座２６に当接する。これにより、第一流路３１と連通路２５の連通が遮断される。他方の第二可動子２４は、第一弁体２３と第一弁座２６の当接を介して第一スプリング２２の大きな付勢力を受け、第二スプリング２８の付勢力に抗して第二弁座３３の方向へ可動し、第二弁体２７が第二弁座３３に当接する。これにより、第一流路３１と第二流路３２の連通が遮断される。
従って、タンク接続ポート１１とキャニスタ接続ポート１２の連通が遮断された状態となり、燃料タンク２が閉鎖される。
（２）給油時
図３および図４は燃料タンク封鎖用電磁弁１０の断面図であり、図３は、タンク接続ポート１１（第一流路３１）とキャニスタ接続ポート１２（第二流路３２）が連通路２５を介して連通した状態を示す。図４は、タンク接続ポート１１（第一流路３１）とキャニスタ接続ポート１２（第二流路３２）が直接連通した状態を示す。
給油前は、ＥＣＵ９が燃料タンク封鎖用電磁弁１０を開弁させ、燃料タンク２の圧抜き動作を行う。このとき、図３に示すように、第一可動子２０は、ソレノイド部１４の電磁吸引力により、第一スプリング２２の付勢力に抗して固定鉄心１７の方向へ可動し、第一弁体２３が第一弁座２６から離間する。これにより、第一流路３１と第二流路３２の間が小径の連通路２５によって連通した状態となり、タンク接続ポート１１からキャニスタ接続ポート１２へ小流量の蒸発ガスが流れる。
よって、給油前に燃料タンク２の内圧を低下でき、燃料タンク２から給油口へ蒸発ガスが流出することを防止できる。
また、第一可動子２０が開弁した状態において、給油によって燃料タンク２の内圧が上昇すると、第二可動子２４の受ける圧力が上昇する。すると、第二可動子２４は、第二スプリング３４の補助的な付勢力により第一可動子２０の方向へ可動し、図４に示すように、第一弁座２６が第一弁体２３に当接すると共に第二弁体２７が第二弁座３３から離間する。これにより、第一流路３１が第二流路３２に直接連通した状態となり、タンク接続ポート１１からキャニスタ接続ポート１２へ大流量の蒸発ガスが流れる。
よって、燃料タンク２の内圧により給油が妨げられることを防止でき、低圧力損失での給油が可能となる。
（３）走行時
走行時は、ＥＣＵ９がパージ用電磁弁５を開弁して内圧調整時の配管にエンジン負圧を生じさせると共に、燃料タンク封鎖用電磁弁１０をＤｕｔｙ駆動により開閉動作させ、エンジン負圧で燃料タンク２内の蒸発ガスを吸引して内圧を調整する。このとき、第一可動子２０は、Ｄｕｔｙのオン・オフに応じた通電を受けてソレノイド部１４が断続的な電磁吸引力を発生させ、第一スプリング２２の付勢力に抗した開弁方向への可動（図３に示す状態）と、第一スプリング２２の付勢力による閉弁方向への可動（図１に示す状態）とを繰り返し、第一弁体２３と第一弁座２６の接離を繰り返す。これにより、第一流路３１と第二流路３２の間が小径の連通路２５を介して連通と遮断を繰り返し、連通時間に略比例した流量の蒸発ガスがタンク接続ポート１１からキャニスタ接続ポート１２へ流れる。
よって、燃料タンク２の過度な圧力上昇を抑制でき、燃料タンク２の変形および破損を防止できる。
ここで、Ｄｕｔｙ駆動にて蒸発ガス流量を制御する第一可動子２０は、従来、その第一弁体２３をゴム等の弾性部材で形成して第一弁座２６との密着性を高めつつ、耐久性および耐粘着性を確保するために、第一弁体２３のゴム面上に非粘着部材を塗布していた。しかし、非粘着部材の塗布により、ゴムが硬化し、ゴム本来の性質が損なわれ、シール性が悪化してしまう。
一方、燃料タンク封鎖用電磁弁１０は、燃料タンク２内で発生する蒸発ガスを封鎖することがメインであり、第一可動子２０は大部分の時間、閉弁状態にある。そのため、通常用途の電磁弁（例えば、図２のパージ用電磁弁５）の可動子に比べて、燃料タンク封鎖用電磁弁１０の第一可動子２０は開閉動作の頻度が少なく、第一弁体２３と第一弁座２６との接離回数も少ない。
そこで、Ｄｕｔｙ駆動にて動作する第一可動子２０への非粘着部材の塗布を廃止する。詳細を、図５に示す。
図５は、本実施の形態１に係る燃料タンク封鎖用電磁弁１０のうち、第一可動子２０と第二可動子２４を拡大した断面図であり、紙面上側はタンク接続ポート１１（第一流路３１）とキャニスタ接続ポート１２（第二流路３２）が直接連通した状態、紙面下側はタンク接続ポート１１（第一流路３１）とキャニスタ接続ポート１２（第二流路３２）の間が遮断した状態を示す。
鉄等の磁性部材である第一可動子２０の先端には、ゴム等の弾性部材である第一弁体２３が焼き付けられている。この第一弁体２３の、第一弁座２６と当接する面には、フッ素樹脂等の塗布を行わず、ゴム面のままとする。他方、樹脂等の非磁性部材である第二可動子２４の第一弁座２６には、非粘着機能を有するフッ素樹脂、モリブデン等の非粘着部材を塗布して、非粘着性被膜Ａを形成する。これにより、第一可動子２０の第一弁体２３の面粗度向上と撓み量向上が可能となり、第一弁体２３と第一弁座２６の間の閉弁シール性の確保が可能となる。
他方、第二弁体２７と第二弁座３３には非粘着部材を塗布して、耐久性を確保する等してもよい。
また、燃料タンク封鎖用電磁弁１０は、給油時等において第一可動子２０を常時開状態にするため、連続通電で駆動する。そのため消費電力が大きくなる。他方、車輌搭載の蒸発ガス処理システムに適用する場合、バッテリへの負担を小さくするために省電力が要求される。
燃料タンク封鎖用電磁弁１０において第一可動子２０を開弁する場合、初期動作として閉弁位置から開弁方向へ第一可動子２０を吸引するため、大きな電磁力が必要となる。しかし、初期動作後、第一可動子２０をピン２１の端面１で保持している間、初期動作相当の電磁力は必要ではなく保持電流でよいため、コイル１５に通電する電流値を下げることが可能である。
そこで、常時開状態にする場合、ＥＣＵ９は、燃料タンク封鎖用電磁弁１０に対して過励磁駆動およびチョッパ駆動を実施するようにして、燃料タンク封鎖用電磁弁１０の電流消費を抑制する。
図６は、ＥＣＵ９が燃料タンク封鎖用電磁弁１０に対して行う過励磁駆動およびチョッパ駆動の制御例を示すグラフである。グラフの横軸は通電時間、縦軸は電流および電圧である。燃料タンク封鎖用電磁弁１０を常時開状態にする場合、ＥＣＵ９は、所定期間コイル１５に電圧を印加してソレノイド部１４を過励磁させ、電流を素早く過励磁電流まで上昇させ、続けて印加電圧をＤｕｔｙ駆動時のオン・オフ周期（数十Ｈｚ）より短い周期でチョッピングして、過励磁電流より低い保持電流に保持する。よって、連続通電による駆動に比べて、燃料タンク封鎖用電磁弁１０の電流消費を抑制できる。
これにより、燃料タンク封鎖用電磁弁１０での消費電力と自己発熱を極力小さくできる。また、自己発熱によるコイル１５の抵抗上昇を抑制することが可能となるため、開弁の初期動作時等における第一可動子２０の再動作性を高める効果も期待できる。
以上より、実施の形態１によれば、燃料タンク封鎖用電磁弁１０は、第一弁体２３を有する第一可動子２０と、蒸発ガスを導入するタンク接続ポート１１、蒸発ガスを導出するキャニスタ接続ポート１２、およびタンク接続ポート１１とキャニスタ接続ポート１２を連通する第一流路３１と第二流路３２の途中に形成された第二弁座３３を有するハウジング１３と、第二弁座３３より上流側でタンク接続ポート１１とキャニスタ接続ポート１２を連通する連通路２５、連通路２５のタンク接続ポート１１連通側に形成され第一弁体２３に接離してタンク接続ポート１１と連通路２５の間を開閉する第一弁座２６、および連通路２５のキャニスタ接続ポート１２連通側に形成され第二弁座３３に接離して第一流路３１と第二流路３２の間を開閉する第二弁体２７を有し、第一可動子２０と同軸上に可動可能に保持された第二可動子２４と、第一可動子２０を開弁側へ吸引する電磁力を発生するソレノイド部１４と、第一可動子２０を閉弁側へ付勢して当該第一可動子２０に第二可動子２４を付勢させる第一スプリング２２とを備え、第一弁体２３と第一弁座２６のシール構造および開閉動作特性と、第二弁体２７と第二弁座３３のシール構造および開閉動作特性とがそれぞれ異なるように構成した。このため、従来の電磁弁のようにコイルおよびスプリングを大型化する必要がなく、構造を簡素化して小型化および軽量化を図ることができると共に、閉弁時のシール性を確保することができる。
また、実施の形態１によれば、第一弁体２３は弾性部材で形成し、第一弁座２６の第一弁体２３が当接する面は非粘着部材の非粘着性被膜Ａを形成するようにした。このため、第一弁体２３の面粗度および撓み量を維持できるので、閉弁時のシール性を確保することができる。
また、実施の形態１によれば、燃料タンク封鎖用電磁弁１０は、筒体の内面で第一可動子２０を摺動させ、外面で第二可動子２４を摺動させて、第一可動子２０と第二可動子２４の同軸上での可動をガイドするガイド部材２９を備える構成にした。第一可動子２０のガイドと第二可動子２４のガイドを一部品のガイド部材２９で行うようにしたので、このガイド部材２９の寸法精度を向上することで、第一可動子２０および第二可動子２４のシール位置ずれ、およびシール面の傾きを低減することが可能となり、閉弁時のシール性が向上する。
また、実施の形態１によれば、燃料タンク封鎖用電磁弁１０のソレノイド部１４は、常時開弁する場合、ＥＣＵ９の制御により所定の期間を過励磁駆動し、続けてチョッパ駆動して過励磁電流より小さい保持電流で動作するように構成したので、連続通電で駆動する場合に比べて消費電流を低減できる。よって、燃料タンク封鎖用電磁弁１０を車輌搭載の蒸発ガス処理システム１に適用した場合に、車載バッテリへの負担を小さくすることができる。
実施の形態２．
上記実施の形態１で説明した図２に示す蒸発ガス処理システム１において、燃料タンク封鎖用電磁弁１０が故障した場合、燃料タンク２とキャニスタ３の間の配管が閉鎖され、燃料タンク２内で発生する蒸発ガスにより内圧が高まり、タンクが変形したり破損したりする可能性がある。そこで、フェールセーフとして、燃料タンク２とキャニスタ３の間の配管を分岐してバイパス配管を形成して圧力感応式のリリーフ弁８を設置する。例えば燃料タンク封鎖用電磁弁１０の動作不能により配管内で過度な圧力が発生した場合はリリーフ弁８が開弁してバイパス配管が連通し、フィルタ７を経由して、蒸発ガスを大気側へ放出する。
このように、燃料タンク２とキャニスタ３の間の配管を分岐してバイパス配管を形成する構成にしてもよいが、配管および接続部品が増えてしまう。そこで、本実施の形態２では、燃料タンク封鎖用電磁弁１０にバイパス配管への分岐用ポートを設けて、配管側での分岐を不要にする。
図７は、本実施の形態２に係る燃料タンク封鎖用電磁弁１０ａの構成を示す断面図であり、タンク接続ポート１１とキャニスタ接続ポート１２の連通が遮断された状態を示す。なお、図７において図１と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
この燃料タンク封鎖用電磁弁１０ａにおいて、ハウジング１３にリリーフ弁接続ポート（第三ポート）４０が形成されている。このリリーフ弁接続ポート４０の一端側が第一流路３１に連通し、他端側はバイパス配管を経由して大気側へ連通する。燃料タンク封鎖用電磁弁１０ａは常時閉弁するタイプのため、燃料タンク封鎖用電磁弁１０ａが故障等による動作不能となると、燃料タンク２の蒸発ガスが放出されず内圧が上昇する。このとき、燃料タンク２、タンク接続ポート１１、第一流路３１およびリリーフ弁接続ポート４０は連通しているので、内圧でリリーフ弁８が開弁し、フィルタ７を介して大気側へ蒸発ガスを放出できる。
このリリーフ弁８は逆止弁等の圧力感応式の弁であり、リリーフ弁接続ポート４０側の高い内圧を受けて開弁し、バイパス配管を連通する。なお、リリーフ弁８をリリーフ弁接続ポート４０の内部に一体に設けてもよい。
以上より、実施の形態２によれば、燃料タンク封鎖用電磁弁１０ａは、ハウジング１３に、第一可動子２０および第二可動子２４の開閉状態によらずタンク接続ポート１１の第一流路３１に連通するリリーフ弁接続ポート４０を形成する構成にした。このため、リリーフ弁８を設置したフェールセーフ用のバイパス配管に接続するための分岐用配管を、蒸発ガス処理システム１側に設置する必要がない。よって、配管および接続部品が省略でき、配管の簡素化が可能となる。
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
１ 蒸発ガス処理システム、２ 燃料タンク、３ キャニスタ、４ インテークマニホールド、５ パージ用電磁弁、６ 大気開放用電磁弁、７ フィルタ、８ リリーフ弁、９ ＥＣＵ、１０，１０ａ 燃料タンク封鎖用電磁弁、１１ タンク接続ポート（第一ポート）、１２ キャニスタ接続ポート（第二ポート）、１３ ハウジング、１４ ソレノイド部、１５ コイル、１６ 給電端子、１７ 固定鉄心、１８ 外鉄ヨーク部、１９ プレート、２０ 第一可動子、２１ ピン、２２ 第一スプリング（付勢部材）、２３ 第一弁体、２４ 第二可動子、２５ 連通路、２６ 第一弁座、２７ 第二弁体、２８ 凹部、２９ ガイド部材、３０ 円筒部、３１ 第一流路、３２ 第二流路、３３ 第二弁座、３４ 第二スプリング、４０ リリーフ弁接続ポート（第三ポート）。
この発明の電磁弁は、第一弁体を有する第一可動子と、流体を導入する第一ポート、当該流体を導出する第二ポート、および当該第一ポートと当該第二ポートを連通する流路に形成された第二弁座を有し、当該流路内に前記第一可動子を収容したハウジングと、第二弁座より上流側で第一ポートと第二ポートを連通する、流路より小径の連通路、当該連通路の第一ポート連通側に形成され第一弁体に接離して第一ポートと当該連通路の間を開閉する第一弁座、および当該連通路の第二ポート連通側に形成され第二弁座に接離して流路を開閉する第二弁体を有し、第一可動子と同軸上に可動可能に保持された第二可動子と、第一可動子を開弁側へ吸引する電磁力を発生するソレノイド部と、第一可動子を閉弁側へ付勢して、第一可動子に第二可動子を付勢させる付勢部材と、筒体の内面で第一可動子を摺動させ、外面で第二可動子を摺動させて、第一可動子および第二可動子の同軸上での可動をガイドするガイド部材とを備え、第一弁体と第一弁座は電磁力による開閉動作特性であって、第一弁体は弾性部材で形成され、第一弁座の第一弁体が当接する面は非粘着部材で形成され、第一弁体と第一弁座が当接する各面の平行度はガイド部材により確保され、第二弁体と第二弁座は差圧による開閉動作特性であって、第二弁体および第二弁座が当接する各面の少なくとも一方は非粘着部材で形成されているものである。

Claims (5)

  1. 第一弁体を有する第一可動子と、
    流体を導入する第一ポート、当該流体を導出する第二ポート、および当該第一ポートと当該第二ポートを連通する流路に形成された第二弁座を有し、当該流路内に前記第一可動子を収容したハウジングと、
    前記第二弁座より上流側で前記第一ポートと前記第二ポートを連通する、前記流路より小径の連通路、当該連通路の前記第一ポート連通側に形成され前記第一弁体に接離して前記第一ポートと当該連通路の間を開閉する第一弁座、および当該連通路の前記第二ポート連通側に形成され前記第二弁座に接離して前記流路を開閉する第二弁体を有し、前記第一可動子と同軸上に可動可能に保持された第二可動子と、
    前記第一可動子を開弁側へ吸引する電磁力を発生するソレノイド部と、
    前記第一可動子を閉弁側へ付勢して、前記第一可動子に前記第二可動子を付勢させる付勢部材とを備え、
    前記第一弁体と前記第一弁座のシール構造および開閉動作特性と、前記第二弁体と前記第二弁座のシール構造および開閉動作特性とがそれぞれ異なることを特徴とする電磁弁。
  2. 第一弁体は、弾性部材で形成され、
    第一弁座の前記第一弁体が当接する面は、非粘着部材で形成されていることを特徴とする請求項１記載の電磁弁。
  3. 筒体の内面で第一可動子を摺動させ、外面で第二可動子を摺動させて、当該第一可動子および当該第二可動子の同軸上での可動をガイドするガイド部材を備えることを特徴とする請求項１記載の電磁弁。
  4. ソレノイド部は、常時開弁する場合、所定の期間を過励磁駆動し、続けてチョッパ駆動して当該過励磁駆動の電流より小さい電流で動作することを特徴とする請求項１記載の電磁弁。
  5. ハウジングは、第一可動子および第二可動子の開閉状態によらず、第一ポートに連通する第三ポートを有することを特徴とする請求項１記載の電磁弁。
JP2013549940A 2011-12-19 2011-12-19 電磁弁 Active JP5689983B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2011/007078 WO2013093955A1 (ja) 2011-12-19 2011-12-19 電磁弁

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP5689983B2 JP5689983B2 (ja) 2015-03-25
JPWO2013093955A1 true JPWO2013093955A1 (ja) 2015-04-27

Family

ID=48667889

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013549940A Active JP5689983B2 (ja) 2011-12-19 2011-12-19 電磁弁

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP5689983B2 (ja)
WO (1) WO2013093955A1 (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6028748B2 (ja) * 2014-02-13 2016-11-16 株式会社デンソー 電磁弁
RU2638122C1 (ru) * 2017-02-07 2017-12-11 Общество с ограниченной ответственностью "Центр Инновационных Технологий-Плюс" Клапан запорный с электромагнитным управлением газовый
RU2686892C1 (ru) * 2018-04-09 2019-05-06 Александр Николаевич Хардин Запорный клапан с электромагнитным управлением
DE102019105708B4 (de) * 2019-03-06 2022-05-05 Kendrion (Villingen) Gmbh Druckregelventil und Vorrichtung mit einem derartigen Druckregelventil zum Steuern oder Regeln eines Drucks eines Druckfluids in einem Pilotdruckraum
CN110397748A (zh) * 2019-08-09 2019-11-01 东风富士汤姆森调温器有限公司 炭罐通风磁力阀
RU2760403C1 (ru) * 2021-06-04 2021-11-24 Общество с ограниченной ответственностью "Центр Инновационных Технологий-Плюс" Клапан запорный с электромагнитным управлением газовый

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04258583A (ja) * 1991-02-07 1992-09-14 Mitsubishi Electric Corp 流量制御弁
JPH05215268A (ja) * 1992-02-07 1993-08-24 Suzuki Motor Corp 油圧ソレノイドバルブ補正装置
JPH05223183A (ja) * 1992-02-13 1993-08-31 Toshiba Corp 電磁弁
JPH09112733A (ja) * 1995-10-19 1997-05-02 Ckd Corp 電磁弁
JP2004060832A (ja) * 2002-07-31 2004-02-26 Noritz Corp 弁装置
JP2006226457A (ja) * 2005-02-18 2006-08-31 Denso Corp 電磁弁
JP2006258283A (ja) * 2005-02-18 2006-09-28 Denso Corp 流体制御弁、および電磁弁

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04258583A (ja) * 1991-02-07 1992-09-14 Mitsubishi Electric Corp 流量制御弁
JPH05215268A (ja) * 1992-02-07 1993-08-24 Suzuki Motor Corp 油圧ソレノイドバルブ補正装置
JPH05223183A (ja) * 1992-02-13 1993-08-31 Toshiba Corp 電磁弁
JPH09112733A (ja) * 1995-10-19 1997-05-02 Ckd Corp 電磁弁
JP2004060832A (ja) * 2002-07-31 2004-02-26 Noritz Corp 弁装置
JP2006226457A (ja) * 2005-02-18 2006-08-31 Denso Corp 電磁弁
JP2006258283A (ja) * 2005-02-18 2006-09-28 Denso Corp 流体制御弁、および電磁弁

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013093955A1 (ja) 2013-06-27
JP5689983B2 (ja) 2015-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5689983B2 (ja) 電磁弁
US7591281B2 (en) Electromagnetic valve
US20060185735A1 (en) Electromagnetic combination valve
JP4203906B2 (ja) 電磁弁およびそれを用いた蒸発燃料処理システム
US6526951B2 (en) Electromagnetic valve for ORVR system
US8985550B2 (en) Electromagnetic valve
US20060243939A1 (en) Electromagnetic valve
US9822892B2 (en) Two-stage switch valve
US9683665B2 (en) Solenoid valve
US9360125B2 (en) Turbo purge valve-check valve OBD vacuum relief
JP2015025488A (ja) 流体制御弁装置
JP6176215B2 (ja) 二段切替弁
JP2000283315A (ja) 電磁弁
US9346351B2 (en) Valve device
US8707765B2 (en) Fuel vapor leak detection device
US7086383B2 (en) Permanent magnet digital purge valve
US11512655B2 (en) Fuel tank isolation valve
JP5333341B2 (ja) 電磁アクチュエータ
JP2009091934A (ja) 負圧応動弁
JP2007040423A (ja) バルブ装置
KR101348570B1 (ko) 작동성능이 향상되는 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브
JP2015007455A (ja) 流量制御用電磁弁
JP2022133152A (ja) 流量制御弁
JP6252340B2 (ja) 弁装置
JP2022151120A (ja) 流量制御弁

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150120

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150129

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5689983

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250