(57)【要約】【課題】本発明は、単純な構造によって弁開閉時の弁体と弁座又は規制部材との衝突の衝撃を緩和することができる流体制御弁を提供する。【解決手段】流体通路（１０）の途中に設けられた弁座（１２）と、弁座（１２）に対してほぼ垂直方向に移動する弁体（８）と、弁体（８）の弁座（１２）から離れる方向の移動を規制する規制部材（６）とを具備する流体制御弁において、弁体（８）が、弁座（１２）に接触する側の弁体先端面（８ａ）に形成された先端面凹部（８ｃ）と、規制部材（６）に接触する側の弁体基端面（８ｂ）に形成された基端面凹部（８ｄ）とを有し、弁体先端面（８ａ）が弁座（１２）に接触するとき先端面凹部（８ｃ）が弁座（１２）により閉じられ、弁体基端面（８ｂ）が規制部材（６）に接触するとき基端面凹部（８ｄ，８０ｄ）が規制部材（６）により閉じられることを特徴とする流体制御弁。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体通路（１０）と、該流体通路（１０）の途中に設けられた弁座（１２）と、該弁座（１２）に対してほぼ垂直方向に移動するとともに、前記弁座（１２）に当接することにより前記流体通路（１０）を閉塞し、前記弁座（１２）から離れることにより前記流体通路（１０）を開く弁体（８）と、前記弁体（８）の弁座（１２）から離れる方向の移動を規制する規制部材（６）とを具備する流体制御弁において、
前記弁体（８）は、前記弁座（１２）あるいは前記規制部材（６）と当接する面に、当接することによって閉じ込められる密閉空間（８ｃ，８ｄ，８０ｄ）を有することを特徴とする流体制御弁。
【請求項２】
前記密閉空間は、前記弁体（８）が前記弁座（１２）に接触する側の弁体先端面（８ａ）に形成された先端面凹部（８ｃ）であり、前記弁体先端面（８ａ）が前記弁座（１２）に接触するとき前記先端面凹部（８ｃ）が前記弁座（１２）により閉じられることを特徴とする請求項１に記載の流体制御弁。
【請求項３】
前記弁体（８）を前記弁座（１２）側へ付勢する付勢手段（１８）を具備することを特徴とする請求項２に記載の流体制御弁。
【請求項４】
前記密閉空間は、前記弁体（８）が前記規制部材（６）に接触する側の弁体基端面（８ｂ）に形成された基端面凹部（８ｄ，８０ｄ）であり、前記弁体基端面（８ｂ）が前記規制部材（６）に接触するとき前記基端面凹部（８ｄ，８０ｄ）が前記規制部材（６）により閉じられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の流体制御弁。
【請求項５】
前記弁体（８）の前記基端面凹部（８０ｄ）が、前記基端面凹部（８０ｄ）の入口部（８１ｄ）より幅の広い内部（８２ｄ）を有することを特徴とする請求項４に記載の流体制御弁。
【請求項６】
前記弁体（８）が弾性体で形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の流体制御弁。
【請求項７】
前記弁体（８）は、前記弁座（１２）あるいは前記規制部材（６）と当接する当接部に、当接することで当接方向へ前記弁体（８）が変位する突起部（８ｅ，８ｆ，８ｇ）を有することを特徴とする請求項６に記載の流体制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体通路を開閉する流体制御弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、例えば特許文献１に記載されたような電磁式流体制御弁である電磁弁がある。この電磁弁は、コイルに通電して電磁力を発生させて固定鉄心を磁化し、可動鉄心をスプリングの付勢力に抗して固定鉄心側へ吸引させ、板ばねを介して可動鉄心に支持された弁体を弁座から離座させて流体通路を開く。一方、コイルへの通電が停止されると電磁力が消滅し、固定鉄心と可動鉄心間の吸引力がなくなり、可動鉄心はスプリングの付勢力により固定鉄心から離れる。すると可動鉄心に支持された弁体が弁座に着座して流体通路が閉塞される。
【０００３】
この電磁弁の使用例として、図６に示す蒸発燃料処理システム１００がある。これは燃料タンク１０１内の蒸発燃料を配管１０２を通してキャニスタ１０３内に吸着・捕集させ、さらにエンジン吸気管１０４に蒸発燃料を導入するものである。吸気管内圧力はエンジン運転中は常に負圧になっているので吸気管１０４とキャニスタ１０３をパージ配管１０５でつなぐとキャニスタ１０３内に吸着されている蒸発燃料が吸気管１０４内へ吸入される。つまり、蒸発燃料は、キャニスタ１０３から吸気管１０４へと流れている。このシステムにおいて、電磁弁１０６は吸気管１０４とキャニスタ１０３の間に設置され、電磁弁１０６の通電をデューティー制御することにより、吸気管１０４に吸入される蒸発燃料の流量を制御している。
【０００４】
このデューティー制御が行われると、電磁弁の弁体が、弁座と弁座の反対側の規制部材とに衝突を頻繁に繰り返すことから、弁体の弁座又は規制部材への衝突音を小さくすることが求められていた。また弁体は薄い板ばねによって支持されているが、この板ばねに作用する衝撃力を減じて弁体支持部の信頼度を高めることも求められていた。特に、弁体はゴムで作られることが多いので、雰囲気温度が低温のときゴムが低温硬化して前記問題が顕著になっていた。さらに、閉弁時の流量急変に伴う圧力急変が起こって、配管内を流れる流体の脈動が引き起こされ、この脈動が上流に接続されているキャニスタに伝播して共鳴して不快な音を発生させることも問題となっていた。
【０００５】
前述の問題を解消又は緩和するために、特許文献１の電磁弁では、弁座の上流側に逆止弁を備えた空間Ｃを設け、弁体が弁座に着座するとき前記逆止弁が閉じられて空間Ｃを密閉することにより弁体の着座速度を低下させて着座時の衝撃を緩和していた。しかしながら、前記逆止弁を配置することにより構造が複雑になると共に部品点数が増加しコストが上昇するという問題があった。また前記逆止弁の弁体は低温においても硬化しないゴムを材料としなければならないことも、コストの上昇を招く要因となっていた。さらに、特許文献１の電磁弁では、開弁時に弁体が規制部材に衝突するときの衝突音は低減されなかった。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３２４０４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述の課題に鑑み、本発明は、単純な構造によって弁開閉時の弁体と弁座又は規制部材との衝突の衝撃を緩和することができる流体制御弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するため、以下の技術的手段を採用する。
【０００９】
請求項１に記載の発明では、流体通路（１０）と、該流体通路（１０）の途中に設けられた弁座（１２）と、該弁座（１２）に対してほぼ垂直方向に移動するとともに、弁座（１２）に当接することにより流体通路（１０）を閉塞し、弁座（１２）から離れることにより流体通路（１０）を開く弁体（８）と、弁体（８）の弁座（１２）から離れる方向の移動を規制する規制部材（６）とを具備する流体制御弁において、弁体（８）は、弁座（１２）あるいは規制部材（６）と当接する面に、当接することによって閉じ込められる密閉空間（８ｃ，８ｄ，８０ｄ）を有することを特徴としている。
【００１０】
この発明では、密閉空間の圧力を高めることで、弁体の開閉に伴う当接部の衝撃を緩和し、弁体の衝突音が低減すると共に、弁体の保持部材である板ばねへの衝撃も緩和される。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、密閉空間は、弁体（８）が弁座（１２）に接触する側の弁体先端面（８ａ）に形成された先端面凹部（８ｃ）であり、弁体先端面（８ａ）が弁座（１２）に接触するとき先端面凹部（８ｃ）が弁座（１２）により閉じられることを特徴としている。これにより、閉弁時の流路上流側の圧力の急上昇も緩和されて、脈動の発生が抑制される。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、弁体（８）を弁座（１２）側へ付勢する付勢手段（１８）を具備することを特徴としている。
【００１３】
常時閉弁タイプの流体制御弁において、特にデューティー制御で使用する場合、ｏｎ、ｏｆｆの繰り返しにより流量を制御するので、流量が多くても少なくても、必ず弁体は弁座に衝突するので、少なくとも全閉側に密閉空間を備えることが効果的である。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、密閉空間は、弁体（８）が規制部材（６）に接触する側の弁体基端面（８ｂ）に形成された基端面凹部（８ｄ，８０ｄ）であり、弁体基端面（８ｂ）が規制部材（６）に接触するとき基端面凹部（８ｄ，８０ｄ）が規制部材（６）により閉じられることを特徴としている。
【００１５】
このように、さらに規制部材側に密閉空間を追加すると、流量が多い場合においても、衝撃が緩和され、全流量域において、弁体の衝突音が低減すると共に、弁体の保持部材である板ばねへの衝撃も緩和される。
【００１６】
請求項５に記載の発明では、弁体（８）の基端面凹部（８０ｄ）が、基端面凹部（８０ｄ）の入口部（８１ｄ）より幅の広い内部（８２ｄ）を有することを特徴としている。これにより、弁体と規制部材との衝突速度がさらに低下される。
【００１７】
請求項６に記載の発明では、弁体（８）が弾性体で形成されることを特徴としている。弁体が弾性体であるので、弁体は当接すると弾性変形をして密閉空間を押しつぶし、衝撃緩和効果がより高められる。
【００１８】
請求項７に記載の発明では、弁体（８）は、弁座（１２）あるいは規制部材（６）と当接する当接部に、当接することで当接方向へ弁体（８）が変位する突起部（８ｅ，８ｆ，８ｇ）を有することを特徴としている。このように、さらに、弁体の当接部に当接することで当接方向へ変形する突起部を設けることで、密閉空間をより押しつぶすことができ、衝撃緩和効果が高まる。また、弁座側に突起部を設けることにより、全閉漏れ低減効果も高められる。
【００１９】
なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施例に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は本発明の第１の実施例による電磁式流体制御弁の閉弁時における全体断面図、図２は閉弁時における要部拡大断面図である。この電磁式流体制御弁１は、流体通路１０を有するカバー２、このカバー２に組み合わされるボビン３、このボビン３に巻装されたコイル４、コイル４の発生する磁力によって磁化される固定鉄心５、コイル４が通電された時に固定鉄心５側へ吸引される可動鉄心7、この可動鉄心７と一体に変位して流体通路１０を開閉する弁体８、可動鉄心７と弁体８を変位可能に支持する板ばね９等から構成されている。
【００２１】
カバー２には、流体通路１０を構成する流入通路１０ａと流出通路１０ｂ、及び弁体８が着座する弁座１２が設けられている。この弁座１２は、流入通路１０ａの下流端から弁体８側へ円筒状に突出して設けられ、弁体８が弁座１２に着座することで流入通路１０ａが閉塞されて流入通路１０ａと流出通路１０ｂとの間が遮断され、弁体８が弁座１２から離れることで、流入通路１０ａが開口して流入通路１０ａと流出通路１０ｂとが連通される。なお、流入通路１０ａと流出通路１０ｂとが逆の例もある。
【００２２】
ボビン３には、樹脂モールド成形時にマグネチックプレート１３がインサート成形されている。コイル４は、ボビン３の外周に巻装された後、端末がターミナル１４に結線されて、このターミナル１４を通じて外部より通電されることで磁力を発生する。ターミナル１４は、コイル４の外周を覆うハウジング部１５と一体に樹脂モールド成形されたコネクタ１６にインサート成形されている。また、ボビン３とカバー２との係合部には、板ばね９がガスケット１９を介して挟持されている。さらに、ボビン３には可動鉄心７が固定鉄心５と対向して遊嵌保持されている。
【００２３】
固定鉄心５は、ボビン３の内周に挿通されて、ボビン３の端面（図１の左端面）より突出する一方の端部をヨーク１７の端面にカシメ、圧入、溶接等によりヨーク１７に固定されている。固定鉄心５の他方の端部には、規制部材６が挿入され、スプリング１８の付勢力により固定鉄心５側に付勢されている。ヨーク１７は、ハウジング部１５の外周を覆ってボビン３から突出したマグネチックプレート１３に組付けられた後、ボビン３に組合わされるカバー２に先端部をカシメて固定されている。
【００２４】
可動鉄心７は、ボビン３に固定鉄心５と対向して遊嵌されており、略円筒形状に形成されている。この可動鉄心７は、一方の端部に径方向の内側へ折れ曲がった壁部７ａが設けられて、他方の端部に径方向の外側へ拡大するフランジ部７ｂが設けられ、このフランジ部７ｂがボビン３の外側で板ばね９に溶接により固着されている。
【００２５】
板ばね９は、図３に示すように、可動鉄心７および弁体８を支持する略円形状の支持面９０、この支持面９０の外周に設けられた複数（例えば３箇所）の支持腕９１、および各支持腕９１の端部を連結する環状部９２から成り、この環状部９２に固定されたゴム製のガスケット１９がボビン３とカバー２の端面との間に挟持され（図２参照）ている。また、このガスケット１９により流出通路と流体制御弁外部との気密が確保維持されている。この板ばね９は、可動鉄心７の変位に伴って図２の左右両側へ撓むことができる。
【００２６】
弁体８は、ゴム状弾性体から成り、図２に示すように、板ばね９に対して可動鉄心７のフランジ部７ｂより内周側で規制部材６と対向する位置に固定されて、規制部材６のフランジ部６ａと板ばね９との間に配されたスプリング１８により弁座１２側へ付勢されている。弁体８は、弁体先端面８ａと弁体基端面８ｂとを有しており、コイル４の通電により可動鉄心７が固定鉄心５側へ吸引されると、スプリング１８の付勢力に抗して板ばね９が撓み、弁体基端面８ｂが規制部材６に当接し、コイル４の非通電時はスプリング１８の付勢力により弁体先端面８ａが弁座１２に当接する。
【００２７】
また、弁体先端面８ａには、環状の溝である先端面凹部８ｃが形成されており、前記先端面凹部８ｃの開口は、弁体先端面８ａが弁座１２に着座したとき弁座１２によって閉じられる幅を有している。
【００２８】
さらに、弁体基端面８ｂ側にも凹部である基端面凹部８ｄが設けられており、前記基端面凹部８ｄは、ほぼ円筒状の凹部であり、その開口の大きさは、弁体基端面８ｂが規制部材６に接触したとき規制部材６によって閉じられる大きさになっている。
【００２９】
次に、本発明の実施例による電磁式流体制御弁１の作動について説明する。なお、電磁式流体制御弁１が、蒸発燃料処理システムに配設された場合は、流入通路１０ａはキャニスタ（非図示）に、また流出通路１０ｂはエンジンの吸気管（非図示）に接続される。
【００３０】
コイル４の非通電時は、図２に示すように、スプリング１８の付勢力により弁体８が弁座１２に着座しているため、流入通路１０ａと流出通路１０ｂとの間が遮断されて、流体通路１０には流体の流れが発生していない。
【００３１】
次に、コイル４が通電されてコイル４の発生する磁力により固定鉄心５が磁化されると、可動鉄心７がスプリング１８の付勢力に抗して固定鉄心５側へ吸引される。可動鉄心７の移動に伴って板ばね９が撓むので、板ばね９に固定された弁体８が弁座１２から離れて流入通路１０ａを開口し、弁体８はその弁体基端面８ｂが規制部材６に当接する位置までリフトする。この結果、流入通路１０ａと流出通路１０ｂとが連通する。
【００３２】
次に、コイル４への通電が停止されると、コイル４の磁力が消失して可動鉄心７を吸引する力が無くなるため、それまで固定鉄心５側へ吸引されていた可動鉄心７がスプリング１８の付勢力により押し戻される。この可動鉄心７の移動に伴って弁体８が弁座１２側へ移動して弁体先端面８ａが弁座１２に接触することで流体通路１０を閉じる。
【００３３】
閉弁時に、弁体先端面８ａが弁座１２に向かって移動してそれに接触するとき、先端面凹部８ｃが形成する空間の圧力は弁座１２に接近すると高まることから、弁体８の弁座１２への衝突速度が低下すると共に、弁体８が着座後にわずかに移動するとき前記空間内の気体が圧縮される。その結果、弁体８と弁座１２の衝突の衝撃が緩和され、弁体の衝突音を低減することができると共に板ばね９への衝撃も緩和され、さらに、閉弁時の流路上流側の圧力の急上昇も緩和されて脈動の発生が抑制される。
【００３４】
一方開弁時に、弁体基端面８ｂが規制部材６に向かって移動してそれに当接するとき、基端面凹部８ｄが形成する空間の圧力は規制部材６に接近すると高まることから、弁体８の規制部材６への衝突速度が低下すると共に、弁体８が規制部材６に当接後にわずかに移動するとき前記空間内の気体が圧縮される。その結果、弁体８と規制部材６の衝突の衝撃が緩和され、弁体の衝突音を低減することができると共に板ばね９への衝撃も緩和される。
【００３５】
図４に、第２の実施例の電磁式流体制御弁の弁体８を示す。本実施例の弁体８の基端面凹部８０ｄは、弁体基端表面８ｂに開口している円筒状の入口部８１ｄと、該入口部に連なる円錐台状の内部８２ｄとから構成され、図４に示されるように、内部８２ｄは入口部８１ｄより広い幅を有している。また第１の実施例の基端面凹部８ｄより深く形成されてもいるので、第１の実施例の基端表面凹部８ｄに比較して大きな容積を有している。このため、弁体８と規制部材６との衝突の衝撃を更に低下させることができる。
【００３６】
次に、第３の実施例の電磁式流体制御弁の弁体８を図５に示す。なお、図５は、弁体８が弁座１２及び規制部材６のどちらにも当接していない移動している間の状態を示している。この実施例の弁体８は、第１の実施例の弁体８と同様に先端面凹部８ｃ及び基端面凹部８ｄを有しているが、さらに、環状の先端面凹部８ｃの開口の外周縁を取囲むように弁体先端面８ａから突出した突起部８ｅ及び前記開口の内周縁に隣接して弁体先端面８ａから突出した突起部８ｆ、並びに基端面凹部８ｄの開口の外周縁を取囲むように弁体基端面８ｂから突出した突起部８ｇを有している。突起部８ｅ、８ｆ、及び８ｇは、本実施例では三角形の断面形状を有している。
【００３７】
この実施例では、弁体８が移動して弁座１２あるいは規制部材６と当接するとき、突起部８ｅ、８ｆ、及び８ｇが弁座１２あるいは規制部材６と当接することにより弁体８が圧縮変形させられる。また弁体８と弁座１２あるいは規制部材６との接触面積は突起部があるために最初は小さく徐々に増大するので衝撃緩和効果が高められる。さらに、弁座側の突起部８ｅ及び８ｆは閉弁時の漏れの低減に効果を有する。
【００３８】
前述の実施例では、弁体は、先端表面凹部と基端表面凹部の両方を有していたが、弁体が先端表面凹部と基端表面凹部のいずれか一方のみを有することも本発明において可能である。
【００３９】
さらに、本発明による流体制御弁は、前述の実施例では常閉型であったが常開型であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施例による流体制御弁の閉弁時の全体構造を示した縦断面図である。
【図２】図１の要部の拡大縦断面図である。
【図３】板ばねの平面図である。
【図４】第２の実施例による流体制御弁の弁体付近の拡大断面図である。
【図５】第３の実施例による流体制御弁の弁体付近の拡大断面図である。
【図６】蒸発燃料処理システムの概略構成を示した概略図である。
【符号の説明】
【００４１】
６    規制部材
７    可動鉄心
８    弁体
８ａ    弁体先端表面
８ｂ    弁体基端表面
８ｃ    先端表面凹部
８ｄ    基端表面凹部
９    板ばね
１０    流体通路
１２    弁座
【図１】
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【図２】
2007315481.tif 000004
【図３】
2007315481.tif 000005
【図４】
2007315481.tif 000006
【図５】
2007315481.tif 000007
【図６】
2007315481.tif 000008