(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１室と第２室とからなる制御室を有する筐体と、
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。
【請求項２】
前記ダイヤフラムの周縁部と当接する前記筐体の当接部に環状の凸部を設けて、前記周縁部を押圧することを特徴とする請求項１に記載の圧力制御弁。
【請求項３】
前記ダイヤフラム上面と当接する部材との間に前記フッ素ゴム層を配設したことを特徴とする請求項１に記載の圧力制御弁。
【発明の詳細な説明】
【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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004427892.tif 000008