(57)【要約】【課題】  従来の単座弁では、流体燃料の通過面積が少なく、供給圧力も低く限定される短所を解消することである。【解決手段】流体を供給するために高速で開閉する弁装置において、  弁部分は、上下に連結した一対の弁体（３、４）（１３，１４）よりなり、その２つの上部及び下部の弁体（３、４）（１３，１４）の間に流体の入口（５）が設けられる一対の弁体を供える弁座体（１）を有し、  各弁体は、互いに向き合ったインナー弁（３，１３）と弁座（４，１４）を有し、  該インター弁（３、１３）間は結合されて、インター弁部分を成し、  該インター弁部分（３、１３）に、閉鎖位置から、決められた距離だけ離れるように並進する運動を高速に与える高速賦勢機（１０）を備え、  弁部分、各弁体、各インナー弁、各弁座などの開閉弁装置の諸部分の加工と組立てが精度よく構成することを特徴とする高速開閉弁装置である。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を供給するために高速で開閉する弁装置において、
弁部分は、上下に連結した一対の弁体（３、４）（１３，１４）よりなり、その２つの上部及び下部の弁体（３、４）（１３，１４）の間に流体の入口（５）が設けられる一対の弁体を供える弁座体（１）を有し、
各弁体は、互いに向き合ったインナー弁（３，１３）と弁座（４，１４）を有し、
該インナー弁（３、１３）間は結合されて、インナー弁部分を成し、
該インナー弁部分（３、１３）に、閉鎖位置から、決められた距離だけ離れるように並進する運動を高速に与える高速賦勢機（１０）を備え、
弁部分、各弁体、各インナー弁、各弁座などの開閉弁装置の諸部分の加工と組立てが精度よく構成することを特徴とする高速開閉弁装置。
【請求項２】
該インナー弁（３，１３）は、適宜配置された流体通過孔（３２）を有し、それと向き合う弁座（４．１４）は、インナー弁の通過孔と向き合って配置された閉鎖領域（４３）を有し、閉鎖位置においては、インナー弁と弁座の間には、開放領域のないことを特徴とする請求項１記載の高速開閉弁装置。
【請求項３】
上部インナー弁（３）と下部インナー弁（１３）の間には、そのインナー弁の間の設定した距離の誤差を調整するすきま調整材（８）を設けたことを特徴とする請求項１或いは２に記載の高速開閉弁装置。
【請求項４】
該弁座体（１）と支持体（１５）との間の距離を自動調整する弾性体（９）を、下部弁座（１４）と支持体（１５）の間に設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の高速開閉弁装置。
【請求項５】
該高速賦勢機は、ソレノイド、電子機器、油圧機器、空圧機器のいずれかであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の高速開閉弁装置。
【請求項６】
該すきま調整材（８）は、皿ばねであることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の高速開閉弁装置。
【請求項７】
該弾性体（９）は、Ｏリングであることを特徴とする請求項３〜６のいずれかに記載の高速開閉弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの回転に連動したピストンの動きに合わせて燃料を供給する高速開閉複座弁装置に関する。即ち、本発明は、特に、新規な構造と機構を有する、精密で、誤作動のない燃料供給のための高速開閉弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の高速開閉弁装置では、開閉部分は、単座弁（シングル弁）方式であり（特許文献１参照）、供給圧力の一次側とエンジンに流れ込む二次側の圧力差（差圧）がそのまま単座弁の流体通過面積に加わる押しつけ力となるために、弁を開く方向への負担は大きく、また、燃料の通過面積も限定される。特に、駆動力が小さいソレノイド駆動の場合には、差圧を小さくせざるを得ないために、結果的に一次側の供給圧力を低く、流量も少なくなるので、エンジンの性能にも影響する。即ち、従来の高速開閉弁装置では、燃料の通過面積が少なく、供給圧力も低く、能力が限定される。
【０００３】
図１は、この従来技術の高速開閉装置を説明する側断面図である。燃料流体は、矢印で示すように流れ、入口５から入り、弁が開いている状態で示す図1のように、出口６に流れる。インナー弁３と弁座４の間が図１のようにソレノイド１０に電流が流れる状態では、可動鉄片（アーマチュア）２が引き付けられて、インナー弁３と弁座４の間に隙間が形成され、流れ孔が開いている。ソレノイドに電流が流れていない状態では、可動鉄片２は引き上げられていなく、それらの重量と戻りばね１１により、インナー弁３は、弁座４に密着するように押し付けられて、流体の通過は阻止されている。次に、図１のようにソレノイド１０に電流が流れると、鉄片２が引き付けられて、流路が図示のように開く。即ち、インナー弁３は上下に並進運動をして、インナー弁３と弁座４との間に隙間１２が生じると、そこに、３と１２と４２を通じる通路２４ができ、流体の流れが開く、そして、電流が切られると、インナー弁３は弁座４の上に落ち、密着し、流体の流れは阻止される。それの繰り返しにより、弁が開閉し、流体が流れる。この従来の高速開閉弁装置では、弁部分１は単一であり、通路の面積も制限されたものである。
これに対して、本発明は、インナー弁と弁座の組合せを倍の２個即ち、１対にした複座弁を提案するものである。
【特許文献１】特許第２７７１１１５号公報
【特許文献２】特開平７−８３１３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
解決しようとする問題点は、以上のような従来の高速開閉弁の短所を解消することである。すなわち、従来の単座弁では、燃料の通過面積が少なく、供給圧力も低く限定される欠点を解消することが課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、以上のような問題点を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、次のような解決手段により、精密に組立てられ、流体通過面積或いは供給圧力を上げることのできる、すぐれた、複座弁方式を採用した高速開閉弁装置を提供する。（図2参照）
１． エンジンの回転運動に合わせた流体燃料を供給するために高速で開閉する弁装置において、弁部分は、上下に連結した一対の弁体（３、４）（１３、１４）よりなり、その２つの上部及び下部の弁体（３、４）（１３、１４）の間に流体燃料の入口（５）が設けられる一対の弁体を供える弁座体（１）を有し、各弁体は、互いに向き合ったインナー弁（３、１３）と弁座（４、１４）を有し、該インナー弁（３、１３）間は結合されて、インナー弁部分を成し、該インナー弁部分（３、１３）に、閉鎖位置から、決められた距離だけ離れるように並進する運動を高速に与える高速賦勢機（１０）を備え、
弁部分、各弁体、各インナー弁、各弁座などの開閉弁装置の諸部分の加工と組立てが精度よく構成することを特徴とする高速開閉弁装置である。
【０００６】
２．インナー弁（３、１３）は、適宜配置された流体通過孔（３２）を有し、それと向き合う弁座（４．１４）は、インナー弁の通過孔と向き合って配置された閉鎖領域（４３）を有し、閉鎖位置においては、インナー弁と弁座の間には、開放領域はない。（図３参照）
３．上部インナー弁（３）と下部インナー弁（１３）の間には、そのインナー弁の間の設定した距離の誤差を調整するすきま調整材（８）を設ける。
４．弁座体（１）と支持体（１５）との間の距離を自動調整する弾性体（9）を、下部弁座（１４）と支持体（１５）の間に設ける。
５．高速賦勢機は、ソレノイド、電子機器、油圧機器、空圧機器のいずれかである。
６．すきま調整材（８）は、皿ばねである。
７．弾性体（９）は、Ｏリングである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の流体高速開閉弁は、以上のように、閉止時の流体漏洩が少なくし、部品加工及び組立ての上での、難しい精度と仕上げを可能にし、組立て時の調整を容易なものにした高速開閉複座弁を提供する。
【０００８】
更に、本発明の流体高速開閉弁により、次のような技術的効果が得られた。
第１に、本発明の複座弁方式では、上部の弁体と下部の弁体と有し、上下の２つの弁を通過するので、燃料の通過面積を大きくとることができ、また、上部弁体には一次側の供給圧力により弁を開く方向に圧力を受け、下部弁体では閉まる方向に圧力を受けるために、その圧力バランスは、賦勢機の駆動力を助け、よりおおきな供給圧力を使用することができる。そのために、高性能で低価格な高速開閉弁装置が得られる。
第２に、上下の２つの弁体の弁間距離を、調整可能にしてあるので、精密な組立て、加工ができる。
第３に、下部の弁座が接触する支持体部分との間に弾性体を使用しており、上下弁の寸法誤差を調整する機構を有する。その誤差調整可能の寸法は、
０．数ミリである。
第４に、本発明の高速開閉弁装置を採用すると、エンジンに吹き込まれる燃料量が増加し、同一排気量で高出力が可能になり、そして、燃料量の調整範囲が広がることなど、エンジンの設計にも自由度が大きくなり、クリーンで高性能のエンジンが可能になる。
第５に、前記の弾性体、例えば、Ｏリングを採用することにより、下部弁座と下部インナー弁が確実に接触するために、漏洩をほぼ完全に無くすことができる高速開閉弁装置が提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の流体燃料供給のための高速な開閉弁装置は、インナー弁及び弁座の組（弁体）を倍にしたことにより、流量が上がるだけでなく、２つの弁部分の各々には、逆方向に流れの圧力を受け、即ち、上部弁体には、一次側の供給圧力により弁部を開く方向に圧力を受け、下部弁体では閉まる方向に圧力を受けるために、その圧力バランスは、賦勢機の駆動力を助け、よりおおきな供給圧力を使用することができる。そのために、高性能でも低価格な高速開閉弁装置が得られる。以下、その説明を図２により行う。
【００１０】
ここで、賦勢機とは、弁部分に往復運動を与えるものであり、以下、ソレノイドで説明するが、その他にその動力源としては、電気、電子、油圧、空圧、その他である。例えば、空気圧駆動による振動発生機、モータ駆動で往復運動を与える機構、電子式振動機なども場合により、使用することができる。
【００１１】
以下、図２〜４を参照して、本発明の流体高速開閉複座弁を説明するが、本発明はそれに限定されないものである。以下、気体燃料を例にして説明するが、他の流体も供給できる弁でも同様である。
図２は、本発明の高速開閉弁装置の側断面を弁の閉じた状態（Ａ図）と弁の開いた状態（Ｂ図）で示す各側断面図である。
【００１２】
即ち、本発明による1対の弁部分１は、図示のように、上下に連結した一対の弁体（３、４）（１３、１４）よりなり、その２つの上部及び下部弁体（３、４）（１３、１４）の間に流体燃料の入口５が設けられる。そして、流体の出口６は、図２Ｂに、より明確に示されるように、矢印で示す流体の流れが、上部弁体（３、４）を通過した流れは、側路７を通り、下部弁体（１３、１４）を通過した流れと一緒になり、６から出る。
【００１３】
即ち、弁部分１は、２つの並列した弁体からなり、各々の弁体は、インナー弁３、１３と弁座４、１４とのカップルであり、即ち、各々、互いに向き合ったインナー弁（３、１３）と弁座（１３、１４）を有し、インナー弁（３、１３）は、閉鎖位置から、決められた距離（ａ或いはｂ）だけ離れるように並進可能である。
図２Ａは、閉鎖位置の状態を表し、ソレノイド１０には電流が流れていない状態であり、可動鉄片（アーマチュア）２は引き付けられていなく、その重量と戻りばね（１１）により引き下げられている。すると、上部インナー弁３は、弁座４に押し付けられており、それと結合されている下部インナー弁１３も引き下げられ、弁座１４に押し付けられ、密着している。そのために、各々、インナー弁と弁座との間には隙間がなく、流体の通過は阻止されている。
【００１４】
図２Ｂは、開放位置の状態を表し、ソレノイド１０には電流が流れている状態であり、可動鉄片（アーマチュア）２は引き付けられている。すると、上部インナー弁３は、ａの距離、引き上がり、弁座４から離れており、それを結合されている下部インナー弁１３もｂだけ引き上げられ、弁座１４から離れる。すると、各々、インナー弁３、１３と弁座４と１４との間に隙間１２が形成され、図示の矢印のように、流体が流れる。
【００１５】
通常、通電時にインナー弁と弁座の間には、０．７〜０．３ｍｍの隙間が形成され、そこを流体が通過する。
従って、アーマチュア２と上部インナー弁３と下部インナー弁１３は、一体で並進運動する。そのために、それらの間は結合されているように、精密に組立てなければならない。しかも、精度よく組立てなければ、閉止時の流体漏洩が多くなる。そのために、上下各々のインナー弁（３、１３）と弁座（４、１４）とを精度よく組み合わせることが重要である。この目的を達するために、上部インナー弁３とインナー弁１３の間にその距離調整のために、図示のように、すきま調整材８、例えば、皿ばねを設ける。皿ばねは、皿を２つ互いに向き合って合わせた構造であり、上下の距離を弾力的に調整することができるものである。ねじを締め付けることにより、すきま調整材即ち、皿ばねを押し付けて、皿ばねの弾力分隙間調整することができる。
【００１６】
更に、組み立ての精度を容易に向上できるように、下部弁座１４と支持体１５の間の調整のために、即ち、支持体１５と弁部分１との間の調整のために、即ち、設定誤差が、自動的に調整されるように、緩衝用隙間を作り、弾性材９をそこに設ける。すると、上部及び下部インナー弁が閉止になるときに、下部インナー弁１３が先に下部弁座１４と接触し、流体が閉止しながら、下部弁座裏面の隙間、０．数ミリだけ動いて、上部インナー弁３と上部弁座４が確実に接触して、流体の閉止する動きを確実にできる。
【００１７】
図２Ａ、Ｂの高速開閉弁装置では、流体は、各々のインナー弁３、１３と弁座４、１４の間に形成される隙間１２を通過して、図示のような矢印に従って、流れる。この図では、分かり易いように、弁座４、１４の中に通過孔４２が大きく図示してあるが、通常、閉鎖状態での漏洩を防止するためには、はるかに小さい孔しか開けることができない。
然しながら、流体の流量を更に大きくするために、図３の一部断面図に示すように、各インナー弁３、１３と弁座４、１４に、流体通過孔或いは溝３２、４２を設けることができる。ここでは、インナー弁３、１３には、適宜配置された流体通過孔３２（図示のように複数でも単数でもよい）を設け、それと向き合う弁座４、１４には、インナー弁の通過孔３２と向き合っては、通過孔或いは溝は設けなく、即ち、配置された閉鎖領域４３を有する。このように孔或いは溝３２、４２を配置すると、図示のように、閉鎖位置においては、インナー弁と弁座の間には、開放領域なく、即ち、流体通過がない構成である。但し、図３では、閉止時でなく、インナー弁と弁座の間に隙間が形成された開放時の状態を示す。図３では、賦勢機即ち、ソレノイドコア１０は、半分しか示されていない。
【００１８】
この通過孔３２或いは４３は、島状でも、連続状孔でもよいが、インナー弁及び弁座の強度に悪影響を与えない形状がよい。そのような形状の１つには、同心円の溝、或いは孔である。図４は、その同心円に設けた通過孔３２を有するインナー弁の斜視図である。インナー弁は、高速で往復運動を行うために、通過孔をそこに設けても、強度を保持する必要がある。図４Ａに示すように、強度補強のために、同心円の孔３２に対して、リブ３１を設ける。
図４Ｂは、インナー弁を上から見た平面図である。
そして、図３の断面図に示すように、通過孔３２がある位置に相当する弁座４の領域４３には、通過孔４２を設けない。図３は、インナー弁３、１３及び弁座４、１４の両方に、通過孔３２と４２を設けた例を示す。
即ち、インナー弁３、１３は、適宜配置された流体通過孔３２を有し、それと向き合う弁座４、１４は、インナー弁の通過孔３２と向き合って配置された閉鎖領域４３を有する。換言すれば、閉鎖位置においては、インナー弁３、１３と弁座４、１４の間には、開放領域なく、即ち、流体通過がなく、流体の漏洩がない構成である。
【００１９】
エンジンの回転運動に合わせた流体燃料を供給するために高速で開閉する弁装置において、弁部分として、上下の連結した一対の弁体を採用することにより、部品の数と構造が複雑になり、加工や組立てが困難になり、精度の調整、加工精度などが問題になる。それを、上下の弁体の間に、即ち、上部インナー弁３と下部インナー弁１３の間に、すきま調整材８、例えば、皿ばね８を採用することにより、加工誤差を、組立て時に調整可能にした。
そして、下部弁座１４が載る支持体１５との間にも、弾性材９を挟むことにより、０．１〜０．２ｍｍの上下弁体（３、４）（１３、１４）の間の寸法誤差を自動調整できる機構を挿入して、複雑で、精度よい組立ての問題を解決した。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
産業上の利用可能性は、従来の単座弁での燃料の通過面積の不足を解決し、同時に供給圧力も低く限定される欠点を解消する。
従来の単座弁での供給圧力の一次側とエンジンに流れ込む二次側の圧力差が、弁の流体通過面積にそのまま加わる押し付け力にあるために、弁を開く方向への負担が大きくなり、流体の通過面積も限定される点を解決した。
即ち、流体の通過面積を大きくし、同時に供給圧力を上げることができるようにした。２つの弁体を採用し、一方の弁体には弁の開く方向にかかり、他方の弁体には弁の閉まる方向に掛かるために、圧力バランスをとることができ、高速開閉の駆動力を助け、より大きな供給圧力を使用することができる高速開閉弁装置を提供できた。また、供給能力が十分でなかったり、供給側の圧力変動が大きい場合でも、安定した供給が可能になる流体高速開閉弁装置が得られることである。
更に、本発明の流体高速開閉弁装置の採用により、エンジンに吹き込まれる燃料量を増大でき、同一排気量で高出力が可能になり、燃料供給量の調整範囲を広げることができ、エンジンの設計の自由度も広がり、クリーンで高性能なエンジンも可能になった。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の高速開閉弁装置の従来技術の単弁座式の高速開閉弁装置の１例を示す側断面図
【図２】本発明による高速開閉弁装置の側断面を弁の閉じた状態（Ａ図）と弁の開いた状態（Ｂ図）で示す側断面図
【図３】本発明の高速開閉弁装置の構成と機能を説明するための側一部断面図
【図４】本発明の高速開閉弁装置に使用されるインナー弁体の斜視図（Ａ図）と平面図（Ｂ図）
【符号の説明】
【００２２】
１    一対弁体の弁座体（弁部分）   
１’  従来の弁座体      
２    金属アーマチュア（可動鉄片）
３    上部インナー弁
４    上部弁座
５    入口
６    出口
７    上下弁体の間の流体側路    
８    皿ばね
９    Ｏリング
１０    ソレノイドコア
１１    戻りばね
１３    下部インナー弁
１４    下部弁座
１５    支持体
３１    インナー弁のリブ
３２    インナー弁の流体通過孔
４２    弁座体の流体通過孔  
ａ    上部の弁体（上部インナー弁体と上部弁座体による）において流体が通過する隙間距離                
ｂ    下部の弁体（下部インナー弁体と下部弁座体による）において流体が通過する隙間距離
【図１】
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【図２】
2007218354.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007218354.tif 000006