(57)【要約】      （修正有）【課題】逆止弁構造を有する弁装置において開弁圧公差を縮小する。【解決手段】弁装置１の第１シール部５は、第１着座位置８に着座することで、調圧空間２と同等の流体圧を示す弁側空間１０を形成し、容器内圧の増加により第１着座位置８から離座することで、弁側空間１０を解消して逃し空間７と調圧空間２との間を開放する。また、第２シール部６は、弁側空間１０が形成されているときに弁側空間１０内で第２着座位置１２に着座することで弁側空間１０の内周側の領域１３を外周側の領域１４と区画する。そして、第２シール部６は、容器内圧の増加により、第１シール部５が第１着座位置８から離座する前に第２着座位置１２から離座する。以上により、第１シール部５のみで逃し空間７と調圧空間２との間を閉鎖する場合や、第２シール部６のみで逃し空間７と調圧空間２との間を閉鎖する場合よりも、開弁圧公差を縮小することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力調節の対象である調圧空間（２）から流体を逃すことにより、前記調圧空間（２）の流体圧を低減して調節する弁装置（１）において、
前記調圧空間（２）から逃れた流体が流れ込む逃し空間（７）と前記調圧空間（２）との間を区画して閉鎖するとともに、前記調圧空間（２）の流体圧により付勢されて変位することにより、前記逃し空間（７）と前記調圧空間（２）との間を開放する弁体（３）と、
この弁体（３）を前記逃し空間（７）と前記調圧空間（２）との間を閉鎖する方向に付勢する付勢手段（４）と、
前記弁体（３）の一部であり、所定の第１着座位置（８）に着座することで、前記逃し空間（７）に対して閉鎖されて前記調圧空間（２）と同等の流体圧を示す弁側空間（１０）を形成し、前記調圧空間（２）の流体圧の増加により前記第１着座位置（８）から離座することで、前記弁側空間（１０）を解消して前記逃し空間（７）と前記調圧空間（２）との間を開放する第１シール部（５）と、
前記弁体（３）の一部であり、前記弁側空間（１０）が形成されているときに前記弁側空間（１０）内で所定の第２着座位置（１２）に着座することで前記弁側空間（１０）の一部を他部と区画し、前記調圧空間（２）の流体圧の増加により、前記第１シール部（５）が前記第１着座位置（８）から離座する前に前記第２着座位置（１２）から離座する第２シール部（６）とを備える弁装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力調節の対象である調圧空間から流体を逃すことにより調圧空間の流体圧を低減して調節する弁装置に関するものであり、例えば、車両に搭載される燃料タンクの内部圧力を調節するのに好適に利用することができる。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、車両に搭載される燃料タンクの内部圧力を調節するために、燃料タンクの気相部から流体を逃すことにより内部圧力を低減して調節する弁装置が公知である（以下、燃料タンクの内部圧力のような調圧空間の流体圧を「容器内圧」と呼ぶ。）。
【０００３】
また、この弁装置は、例えば、燃料タンクの気相部を大気に対し開閉する弁体と、弁体を閉側に付勢するスプリングとを備え、弁体に対し容器内圧を開側に作用させ、容器内圧の増加により弁体を着座位置から離座させて気相部から流体を逃す。つまり、弁装置は、弁体に対し高圧の流体圧を開側に作用させるとともに、付勢手段による付勢力に抗して高圧の流体圧により弁体を着座位置から離座させる逆止弁構造を呈する。
【０００４】
そして、弁装置は、容器内圧が所望のリリーフ圧を示すときに、気相部からの流体の逃し流量が規定流量（数リットル／ｍｉｎ程度）となるように設定される（以下、流体の逃し流量が所定の規定流量になる状態を「規定状態」と呼ぶことがある。）。
ところで、このような弁装置では、適切な容器内圧の低減を実現するため、以下に説明する開弁圧公差を縮小する要請が高まっている。
【０００５】
ここで、開弁圧公差とは、例えば、開弁圧とリリーフ圧との差分として定義されるものである。また、開弁圧とは、弁体が着座位置から離座する直前の臨界的な容器内圧であり、例えば、気相部からの漏れ流量が極微量（数ｃｃ／ｍｉｎ程度）となる圧力である（以下、逃し流量が所定の極微量になる状態を「臨界状態」と呼ぶことがある。）。
【０００６】
しかし、開弁圧公差は、主に、スプリングの自由長やバネ定数等のスプリングの特性を弁装置の使用状況に応じて選択することで設定されている。つまり、開弁圧公差は、付勢手段を弁装置の使用状況に応じて選択したり、調節したりすることで設定されている。このため、開弁圧公差の縮小には限界がある。
【０００７】
なお、逆止弁構造を備える弁装置に関し、次のような技術が公知となっている。例えば、特許文献１では、弁体（７１）の外周に環状突部（７３ｃ）を設け、弁体（６１、７１）の開側への変位により逃し流路の断面積を変位途中で急拡大させることで、流量特性を改善することができるとしている。
【０００８】
また、特許文献２では、高圧側流体の流出口を直接的に封鎖するシール部（１２）と、流出口の外周側に着座するシール部（１３）とを有する弁体（３Ａ）が開示されている。そして、シール部（１２）を軟質材料で設けるとともにシール部（１３）をシール部（１２）よりも硬質の材料で設けることで、高圧側、低圧側領域間の流体圧の差が大きいときでも、小さいときでも良好なシール性を得ることができるとしている。
しかし、いずれの技術も開弁圧公差の縮小を意図するものではなく、開弁圧公差を縮小する手段は、付勢手段の選択、調節以外にないものと考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−０８１８６２号公報
【特許文献２】特開２００６−２９２１５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、逆止弁構造を有する弁装置において開弁圧公差を縮小することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願発明によれば、弁装置は、圧力調節の対象である調圧空間から流体を逃すことにより調圧空間の流体圧（容器内圧）を低減して調節するものである。そして、弁装置は、以下に説明する弁体、付勢手段、第１シール部および第２シール部を備える。
まず、弁体は、調圧空間から逃れた流体が流れ込む逃し空間と調圧空間との間を区画して閉鎖するとともに、容器内圧により付勢されて変位することにより、逃し空間と調圧空間との間を開放する。また、付勢手段は、弁体を逃し空間と調圧空間との間を閉鎖する方向に付勢する。
【００１２】
また、第１シール部は、弁体の一部であり、所定の第１着座位置に着座することで、逃し空間に対して閉鎖されて調圧空間と同等の流体圧（容器内圧）を示す弁側空間を形成する。そして、第１シール部は、容器内圧の増加により第１着座位置から離座することで、弁側空間を解消して逃し空間と調圧空間との間を開放する。さらに、第２シール部は、弁体の一部であり、弁側空間が形成されているときに弁側空間内で所定の第２着座位置に着座することで弁側空間の一部を他部と区画し、容器内圧の増加により、第１シール部が第１着座位置から離座する前に第２着座位置から離座する。
【００１３】
これにより、第２シール部が弁側空間内で離座すると、弁体における容器内圧の受圧面積が急激に増加するので、弁体が開側に受ける付勢力（以下、開側付勢力と呼ぶことがある。）も急激に増加する。このため、第２シール部の離座後、容器内圧がさほど増加しなくても、弁装置は直ちに臨界状態に移行する。この結果、第２シール部を設けることなく第１シール部のみで逃し空間と調圧空間との間を閉鎖する場合に比べて、開弁圧を上げることができる。
【００１４】
また、弁体は、臨界状態に移行した後も大きな受圧面積で容器内圧を受ける。このため、臨界状態に移行した後、弁体は、大きな開側付勢力により付勢されて規定状態に達する。この結果、第１シール部を設けることなく第２シール部のみで逃し空間と調圧空間との間を閉鎖する場合に比べて、リリーフ圧を下げることができる。
以上により、弁装置の開弁圧公差を縮小することができる。
【００１５】
なお、特許文献１の弁装置でも、弁体（６１）が第１着座部（２０ｆ）から離座することにより、弁体（６１）における容器内圧の受圧面積が増加するように見受けられる。すなわち、特許文献１の弁体（６１）によれば、受圧面積が、第１着座部（２０ｆ）の内周側の範囲から、第１着座部（２０ｆ）の内周側、外周側両方を含む範囲に増加するように見受けられる。
【００１６】
しかし、特許文献１の弁装置によれば、本願発明の弁側空間に相当する空間が形成されない。このため、弁体（６１）と第１着座部（２０ｆ）との間の状態が臨界状態に達して調圧空間から流体が逃れ始めても、逃れた流体は閉じ込められず弁体（６１）を積極的に開側に付勢しない。そして、規定状態に達して逃し流量が大きくなってから、逃れる流体が弁体（６１）を積極的に開側に付勢するようになる。このため、臨界状態から規定状態に移行する間、第１着座部（２０ｆ）の外周側の範囲は、容器内圧の受圧面として実質的に機能しない。
【００１７】
したがって、特許文献１の弁装置によれば、容器内圧の上昇時に、臨界状態を経て規定状態に至るまでの間、受圧面積を実質的に増やすことができないので、開弁圧公差を縮小することができない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（ａ）は第１、第２シール部が両方とも着座しているときの弁装置の全体図であり、（ｂ）は第１シール部のみが着座しているときの弁装置の全体図であり、（ｃ）は第１、第２シール部が両方とも離座しているときの弁装置の全体図である（実施例）。
【図２】容器内圧と逃し流量との相関を示す特性図である（実施例）。
【図３】（ａ）は第１、第２シール部が両方とも着座しているときの弁装置の全体図であり、（ｂ）は第１シール部のみが着座しているときの弁装置の全体図である（変形例）。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施形態の弁装置１を実施例に基づき説明する。
【実施例】
【００２０】
〔実施例の構成〕
実施例の弁装置１の構成を、図１および図２を用いて説明する。
弁装置１は、図１に示すように、圧力調節の対象である調圧空間２から流体を逃すことにより調圧空間２の流体圧（容器内圧）を低減して調節するものであり、例えば、車両に搭載される燃料タンクの内部圧力を調節するのに好適に利用することができる。
そして、弁装置１は、以下に説明する弁体３、付勢手段４、第１シール部５および第２シール部６を備える。
【００２１】
弁体３は、調圧空間２から逃れた流体が流れ込む逃し空間７と調圧空間２との間を区画して閉鎖するとともに、容器内圧により付勢されて変位することにより、逃し空間７と調圧空間２との間を開放する。また、付勢手段４は、弁体３を逃し空間７と調圧空間２との間を閉鎖する方向に付勢するものであり、例えば、コイルスプリングが採用されている。
以上により、弁装置１は、逆止弁構造を呈し、弁体３に対し容器内圧を開側に作用させ、容器内圧により弁体３を付勢手段４の付勢力に抗して着座位置から離座させ、調圧空間２から逃し空間７へ流体を逃す。
【００２２】
第１シール部５は、弁体３の一部であって所定の第１着座位置８に着座する。第１着座位置８は、例えば、調圧空間２から逃し空間７への流体の流出口９を逃し空間７の側で包囲するように設定されている。そして、第１シール部５は、第１着座位置８に着座することで流出口９を逃し空間７の側で包囲して弁側空間１０を形成する。
【００２３】
ここで、弁側空間１０とは、逃し空間７に対して閉鎖されるとともに流出口９を介して調圧空間２に開放される空間であり、調圧空間２から流体が流入して調圧空間２と同等の流体圧（容器内圧）を示す。つまり、弁側空間１０は、調圧空間２と逃し空間７との間が閉鎖されているときに顕在して調圧空間２の一部をなす。そして、第１シール部５は、容器内圧の増加により第１着座位置８から離座することで、弁側空間１０を解消して逃し空間７と調圧空間２との間を開放する。
さらに、第１シール部５は、例えば、弁体３の本体３ａにおいて流出口９と向かい合うシール面１１から環状に突出するように設けられている。
【００２４】
第２シール部６は、弁体３の一部であり、弁側空間１０が形成されているときに弁側空間１０内で所定の第２着座位置１２に着座する。第２着座位置１２は、例えば、流出口９を第１着座位置８の内周側で包囲するように設定されている。そして、第２シール部６は、第２着座位置１２に着座することで弁側空間１０の一部を他部と区画する。
【００２５】
また、第２シール部６は、容器内圧の増加により、第１シール部５が第１着座位置８から離座する前に第２着座位置１２から離座する。つまり、第２シール部６は、容器内圧の増加により、第１シール部５の離座に先行して離座する。そして、第２シール部６を第１シール部５に先行して離座させるため、第２シール部６は、第１シール部５よりもシール能力が低くなるように設けられている。
【００２６】
また、このようなシール能力の差は、例えば、第１シール部５が第１着座位置８に及ぼす面圧と第２シール部６が第２着座位置１２に及ぼす面圧とに差を持たせることで実現できる。より具体的には、例えば、第２シール部６を第１シール部５よりもシール面１１からの突出幅に関して低くしたり、第２シール部６を第１シール部５よりも厚く撓みにくい形状にしたりすることで、面圧に差を持たせることができる。
【００２７】
また、第２シール部６は、例えば、シール面１１から第１シール部５の内周側で環状に突出するように設けられている。このため、第２シール部６が第２着座位置１２に着座している間、弁側空間１０は、第２シール部６により包囲される内周側の領域１３と、第１、第２シール部５、６により挟まれる環状の外周側の領域１４とに区画される（図１（ａ）参照。）。
【００２８】
そして、内周側の領域１３には流出口９が開口しており、内周側の領域１３は、調圧空間２から流体が流入して調圧空間２と同等の流体圧（容器内圧）を示す。つまり、第２シール部６が第２着座位置１２に着座しているとき、内周側の領域１３は調圧空間２の一部をなす。また、第２シール部６が第２着座位置１２に着座しているとき、外周側の領域１４には調圧空間２から流体が流入することができず、外周側の領域１４は、調圧空間２よりも低い流体圧を示し、調圧空間２の一部をなさない。
【００２９】
このため、第２シール部６が第２着座位置１２に着座しているとき、弁体３において容器内圧を受ける受圧面は、シール面１１の内、第２シール部６の根元の内周側に限定されている。そして、第２シール部６が第２着座位置１２から離座すると、受圧面は、第１シール部５の根元の内周側まで拡大する。
【００３０】
〔実施例の動作〕
実施例の弁装置１の動作を、図１および図２を用いて説明する。
まず、弁体３において容器内圧を受ける受圧面の面積（受圧面積）に関し、第１シール部５の根元の内周側まで拡大したときをＡ１で表記し、第２シール部６の根元の内周側に限定されるときをＡ２で表記する。また、弁装置１における逃し流量と容器内圧との相関に関し、第２シール部６を設けずに受圧面積を一定のＡ１に保った場合の相関を相関線Ｌ１として図示し、第１シール部５を設けずに受圧面積を一定のＡ２に保った場合の相関を相関線Ｌ２として図示する（図２参照。）。
【００３１】
また、弁体３が第１シール部５のみを有し、逃し流量と容器内圧との相関が相関線Ｌ１に従う場合に、逃し流量が所定の極微量ΔＱとなる臨界状態に達したときの流体圧をＰｃ１で表記する。さらに、逃し流量が所定の規定流量Ｑｎとなる臨界状態に達したときの流体圧をＰｎ１で表記する。
【００３２】
また、弁体３が第２シール部６のみを有し、逃し流量と容器内圧との相関が相関線Ｌ２に従う場合に、逃し流量が極微量ΔＱとなる臨界状態に達したときの流体圧をＰｃ２で表記する。さらに、逃し流量が規定流量Ｑｎとなる規定状態に達したときの流体圧をＰｎ２で表記する。
【００３３】
ここで、ＱｎはΔＱの千倍以上であるから、ΔＱは、Ｑｎの桁で見た場合にゼロに略一致するとみなせる。このため、Ｐｃ１、Ｐｃ２は、それぞれ相関線Ｌ１、Ｌ２が横軸から立ち上がる位置の横軸座標に略一致する。
また、Ａ１＞Ａ２であるから、容器内圧が弁体３を開側に付勢する力（開側付勢力）は、相関線Ｌ１に従うときの方が相関線Ｌ２に従うときよりも大きくなる。これにより、弁体３は、相関線Ｌ１に従うときの方が相関線Ｌ２に従うときよりも低圧で離座する。さらに、逃し流量は、相関線Ｌ１に従うときの方が相関線Ｌ２に従うときよりも低圧で規定流量Ｑｎに到達する。このため、Ｐｃ１＜Ｐｃ２、Ｐｎ１＜Ｐｎ２となる。
【００３４】
以上の前提に基づき、弁体３が第１、第２シール部５、６の両方を有する弁装置１において、容器内圧がＰｃ２よりも充分に低いＰ０から大きくなっていく状況を考える。この場合、容器内圧がＰｃ２よりも低いときには、弁側空間１０において、第２シール部６が第２着座位置１２に着座して外周側の領域１４に調圧空間２から流体が流入することができず、内周側の領域１３のみ容器内圧とともに流体圧が増加していく（図２中、太線の点ａ〜点ｂの範囲を参照。）。この間、第１シール部５も第１着座位置８に着座しているので、逃し流量はゼロから増えない。また、弁体３における受圧面積はＡ２であって一定である。
【００３５】
そして、容器内圧がＰｃ２の近傍に達すると、第２シール部６が弁側空間１０内で第２着座位置１２から離座直前の状態になる（つまり、第２シール部６と第２着座位置１２との間が臨界状態になる。）。これにより、内周側の領域１３から外周側の領域１４に流体が極微量ΔＱで流入するようになる。さらに、第２シール部６が第２着座位置１２から本格的に離座し（図１（ｂ）参照。）、内周側の領域１３から外周側の領域１４への流入流量が増加し、外周側の領域１４で流体圧が増加し始める。
【００３６】
この結果、弁体３における容器内圧の受圧面積はＡ２からＡ１に急激に増加して開弁付勢力が急激に大きくなるので、第１シール部５と第１着座位置８との間が直ちに臨界状態になる。さらに、第１シール部５が第１着座位置８から本格的に離座して弁側空間１０が解消され、逃し空間７と調圧空間２との間が本格的に開放される（図１（ｃ）参照。）。以上により、第２シール部６の離座後、容器内圧がＰｃ２からさほど増加しなくても弁体３が急速にリフトし、逃し流量は、極微量ΔＱを直ちに超え、さらに、相関線Ｌ１においてＰｃ２に対応する数値であるＱ´まで増加する（図２中、太線の点ｂ〜点ｃの範囲を参照。）。
【００３７】
その後、逃し流量は、容器内圧の増加に伴い弁体３がリフトし続けることで、相関線Ｌ１に従って増加する（図２中、太線の点ｃ〜点ｄの範囲を参照。）。やがて、容器内圧がＰｎ１に達すると、調圧空間２からから逃し空間７に流体が規定流量Ｑｎで流入するようになり、第１シール部５と第１着座位置８との間が規定状態になる（つまり、弁装置１は規定状態に達する。）。
【００３８】
〔実施例の効果〕
実施例の弁装置１によれば、第１シール部５は、第１着座位置８に着座することで、調圧空間２と同等の流体圧を示す弁側空間１０を形成し、容器内圧の増加により第１着座位置８から離座することで、弁側空間１０を解消して逃し空間７と調圧空間２との間を開放する。また、第２シール部６は、弁側空間１０が形成されているときに弁側空間１０内で第２着座位置１２に着座することで弁側空間１０の内周側の領域１３を外周側の領域１４と区画する。そして、第２シール部６は、容器内圧の増加により、第１シール部５が第１着座位置８から離座する前に第２着座位置１２から離座する。
【００３９】
これにより、容器内圧がＰｃ２に達して第２シール部６が第２着座位置１２から離座すると、弁体３における内圧の受圧面積がＡ２からＡ１に急激に増加し、開側付勢力も急激に大きくなる。このため、第２シール部６の離座後、容器内圧がＰｃ２からさほど増加しなくても逃し流量がΔＱになり、弁装置１は直ちに臨界状態に移行することができる。この結果、第１シール部５のみで逃し空間７と調圧空間２との間を閉鎖する場合に対し、開弁圧をＰｃ１からＰｃ２に上げることができる。
【００４０】
また、臨界状態に移行した後、弁体３は、受圧面積がＡ１で容器内圧を受け続けるので、相関線Ｌ１に従って逃し流量が増加する。このため、臨界状態に移行した後、弁体３が引き続き大きな開側付勢力により付勢されて逃し流量がＱｎになり、弁装置１は規定状態に達することができる。この結果、第２シール部６のみで逃し空間７と調圧空間２との間を閉鎖する場合に対し、リリーフ圧をＰｎ２からＰｎ１に下げることができる。
【００４１】
以上により、第１シール部５のみで逃し空間７と調圧空間２との間を閉鎖する場合の開弁圧公差（Ｐｎ１−Ｐｃ１）、および、第２シール部６のみで逃し空間７と調圧空間２との間を閉鎖する場合の開弁圧公差（Ｐｎ２−Ｐｃ２）よりも、弁装置１の開弁圧公差をＰｎ１−Ｐｃ２に縮小することができる。
【００４２】
〔変形例〕
弁装置１の態様は、実施例に限定されず種々の変形例を考えることができる。
例えば、実施例の弁装置１によれば、弁側空間１０の形成時、流出口９は内周側の領域１３に開口するように設けられ、容器内圧の受圧面積はＡ２であったが、このような態様に限定されない。例えば、図３に示すように、流出口９を弁側空間１０の形成時に外周側の領域１４に開口するように設け、弁側空間１０の形成時に容器内圧の受圧面積をＡ１−Ａ２となるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１  弁装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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