(57)【要約】【課題】構造の複雑化又は体格の増大を招くことなく、弁閉鎖時の流体圧力の急激な変化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】流体制御弁の弁体（５；１０５）が弁座（７）に向かって移動して接触するとき、弁座（７）と前記弁体表面（５ｅ；１０５ｅ）との間の隙間の一部の領域が先行して塞がれた後に隙間の他の領域が塞がれるように、弁体表面（５ｅ；１０５ｅ）及び弁座（７）を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体通路（４）を具備し、該流体通路（４）の途中に、弁体（５；１０５）と、該弁体（５；１０５）が塞ぐべき流体通路（４）の開口である弁口（６）と、該弁口（６）の周囲に形成され前記弁体（５；１０５）が接触して流体を密封する弁座（７）とを具備し、前記弁体（５；１０５）を前記弁座（７）に対してほぼ垂直方向に移動させることにより前記弁口（６）を開放又は閉塞する流体制御弁において、
前記弁体（５；１０５）は、前記弁座（７）に接触する弁体表面（５ｅ；１０５ｅ）を有し、前記弁体（５；１０５）が前記弁座（７）に向かって移動して接触するとき、前記弁体表面（５ｅ；１０５ｅ）と前記弁座（７）との間の隙間の一部の領域が先行して塞がれた後に前記隙間の他の領域が塞がれるように、前記弁体表面（５ｅ；１０５ｅ）及び弁座（７）が形成されることを特徴とする流体制御弁。
【請求項２】
前記弁体表面（５ｅ）が、前記弁体（５）の移動方向に垂直な特定の方向から見たとき凸状に湾曲した凸状湾曲面から成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】
前記弁体表面（１０５ｅ）が、前記弁体（１０５）の移動方向に垂直な特定の方向から見たとき凹状に湾曲した凹状湾曲面からな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４】
前記弁体（２０５；３０５）が、前記弁体表面（２０５ｅ；３０５ｅ）のたわみ変形を促進するために、前記弁体表面（２０５ｅ；３０５ｅ）の内側に空間（２０５ｆ；３０５ｆ）を形成したことを特徴とする請求項２又は３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】
流体通路を開閉する流体制御弁は、例えば、車両の燃料タンクから蒸発した蒸発燃料を蓄積しかつ必要に応じて車両のエンジンに供給する蒸発燃料蒸散防止装置に配設されることがあるが、従来の流体制御弁には、流体の脈動を引き起こすという問題があった。この問題を説明するためにまず前記蒸発燃料蒸散防止装置について図１１を用いて簡単に説明する。蒸発燃料蒸散防止装置４００は、燃料タンク４０１から蒸発した蒸発燃料を活性炭等の燃料吸着体（不図示）が収納されたキャニスタ４０２に蓄え、必要に応じて蒸発燃料をエンジン側の吸気管４０３に供給するものであり、燃料タンク４０１とキャニスタ４０２とが配管４０４を介して接続され、キャニスタ４０２と吸気管４０３とがパージ配管４０５を介して接続され、そのパージ配管４０５の途中に蒸発燃料のパージ量を調整するための、通常パージコントロールバルブと呼ばれる電磁式流体制御弁４０６が配設されている。その他に、キャニスタ４０２には大気に開放された大気開放配管４０７が接続され、その大気開放配管４０７の途中には、必要に応じて大気開放流路を閉塞する電磁式の大気開放弁４０８が配設されている。
【０００３】
キャニスタ４０２に蓄積された蒸発燃料は、所定の条件に従って、吸気管４０３に供給されるが、供給量はエンジン動作に悪影響を与えないように制御されなければならず、このためパージコントロールバルブ４０６が制御装置（不図示）からの制御信号を受けて流体通路を断続的に開閉することにより供給量を制御する。この断続的な流体通路の開閉をパージコントロールバルブ４０６が行うと、弁閉塞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、この脈動が上流のキャニスタ４０２に伝播して共鳴して不快な音を発生させていた。従って、パージコントロールバルブ用に電磁式流体制御弁を用いる場合には、その流体制御弁が脈動の発生を防ぐか或いは緩和するものであることが望まれており、そのような流体制御弁として特許文献１及び特許文献２に記載されたものが知られている。
【０００４】
特許文献１は流体制御弁の流路の入力ポートから出力ポートに至る流体通路内にチャンバを設けた電磁式流体制御弁を記載している。このようなチャンバにより前述のような脈動は緩和されることが期待されるが、チャンバを設けることにより流体制御弁の体格が増大する。
【０００５】
また、特許文献２は、弁体が取り付けられた可動子であるプランジャの動作を緩やかにするために、プランジャの周囲のシリンダ筒の内周面で摺動可能なシールパッキンをプランジャに取り付けると共にプランジャとその後方の吸引子との間にダンパー室を形成した電磁式流体制御弁を記載している。この流体制御弁により脈動は緩和されることが期待されるが、構造の複雑化と、それに伴うコスト上昇と、開弁時の応答性低下とが考えられる。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１７０９４８号公報
【特許文献２】特開平８−７５０２６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、構造の複雑化又は体格の増大を招くことなく、弁閉鎖時の流体圧力の急激な変化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の発明では、流体通路（４）を具備し、該流体通路（４）の途中に、弁体（５；１０５）と、該弁体（５；１０５）が塞ぐべき流体通路（４）の開口である弁口（６）と、該弁口（６）の周囲に形成され前記弁体（５；１０５）が接触して流体を密封する弁座（７）とを具備し、弁体（５；１０５）を弁座（７）に対してほぼ垂直方向に移動させることにより弁口（６）を開放又は閉塞する流体制御弁において、
弁体（５；１０５）は、弁座（７）に接触する弁体表面（５ｅ；１０５ｅ）を有し、弁体（５；１０５）が弁座（７）に向かって移動して接触するとき、弁体表面（５ｅ；１０５ｅ）と前記弁座（７）との間の隙間の一部の領域が先行して塞がれた後に隙間の他の領域が塞がれるように、弁体表面（５ｅ；１０５ｅ）及び弁座（７）が形成されることを特徴としている。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、弁体表面と弁座との間の隙間が一律に同時に塞がれることがなく、流体の流れは弁体の撓みに伴って徐々に遮断されるので流体通路の圧力急変が緩和され、脈動の発生を防ぐことができる。また、請求項１の流体制御弁は、その体格の増大或いは構造の複雑化を招くことなしに、前述の効果を得ることができる。
【００１１】
請求項２に記載の流体制御弁は、その弁体の弁体表面（５ｅ）が、弁体（５）の移動方向に垂直な特定の方向から見たとき凸状に湾曲した凸状湾曲面から成ることを特徴としている。
【００１２】
請求項３に記載の流体制御弁は、その弁体の弁体表面（１０５ｅ）が、弁体（１０５）の移動方向に垂直な特定の方向から見たとき凹状に湾曲した凹状湾曲面からなることを特徴としている。
【００１３】
請求項２又は３に記載の発明では、弁体表面を凸状又は凹状湾曲面に形成することにより、流体の流れは、凸状又は凹状湾曲面の突出部から始まる弁体の撓みに伴って徐々に遮断される。
【００１４】
請求項４に記載の流体制御弁は、弁体（２０５；３０５）が、弁体表面（２０５ｅ；３０５ｅ）のたわみ変形を促進するために、弁体表面（２０５ｅ；３０５ｅ）の内側に空間（２０５ｆ；３０５ｆ）を形成したことを特徴としている。
【００１５】
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】
【００１６】
本発明の流体制御弁の第１の実施例を、図１及び図２を参照して以下に説明する。なお、図１は流体制御弁１の閉弁時の縦断面図であり、図２は図１の要部の拡大図である。本発明の第１の実施例の流体制御弁１は、常閉型の電磁式開閉弁であって、流入ポート２と流出ポート３との間に流体通路４を形成し、その流体通路４の途中に、例えばシリコンゴムのようなエラストマー材料で成形された弁体５と、その弁体５が塞ぐべき流体通路の開口である弁口６と、該弁口６の周囲に形成された弁座７とを具備し、弁体５が弁座７に対してほぼ垂直に移動して接触することにより流体が密封される。流体通路４は、流入ポート２から弁口６の手前まで延在する流入通路８と、弁口６から流出ポート３まで延在する流出通路９とから構成されていて、流入通路８内には流体内の異物を取り除くためのフィルタ１０が設けられている。なお、流体制御弁１を前述のパージコントロールバルブとして用いる場合には流入ポート２には、キャニスタに連通するための配管（不図示）が接続され、流出ポート３にはエンジンの吸気管へ連通する配管（不図示）が接続される。
【００１７】
更に流体制御弁１は、流出通路９とほぼ共通の中心軸線ＣＬを有し弁体５を先端に取り付けて移動するムービングコア１１と、ムービングコア１１を取囲むステータコア１２と、ステータコア１２を取囲み通電により起磁力を発生するコイル１３と、コイル１３を巻き付けるためのボビン１４と、ボビンに固定されたヨーク１５と、弁体５の下方への移動距離を規制する規制部材１６と、ムービングコア１１を上方へ付勢するようにムービングコア１１と規制部材１６との間に配設された圧縮コイルばねの戻しばね１７と、電気配線材（不図示）と接続するターミナル１８とを具備している。
【００１８】
前記流出ポート３、流出通路９、弁口６、及び弁座７は、例えばＰＢＴ樹脂のような樹脂成形品であるシートバルブ１９に一体に形成され、流入ポート２は、やはり同様の樹脂成形品であるハウジング２０に形成され、前記ハウジング２０が、ムービングコア１１、ステータコア１２、コイル１３、ボビン１４、ヨーク１５、及びターミナル１８等の構成要素を収容すると共に、シートバルブ１９と結合されて流入通路８を形成している。
【００１９】
このように構成されているので、弁体５は、通常は戻しばね１７の力で弁口６を塞いでいるが、コイル１３が通電されると磁力によって中心軸線ＣＬに沿って図１の下方に移動されるムービングコア１１と共に下方へ移動して弁口６を開放する。このとき弁体５の下端が規制部材１６の先端に当接することにより、ムービングコア１１の下方への移動が阻止される。コイル１３への通電が止むと戻しばね１７の付勢力がムービングコア１１を上方へ移動させて弁体５が弁座７に押し付けられて弁口６を塞ぐ。
【００２０】
次に本実施例における弁体５及び弁座７について図３を参照しながら説明する。図３の（Ａ）及び（Ｂ）は、弁体５がムービングコア１１に取り付けられて弁座７に対向した状態を示す縦断面図であるが、図３の（Ｂ）は（Ａ）の断面から９０度回転した断面を示す縦断面図である。
【００２１】
弁体５は、それを中心軸線の方向で投影したとき円形をしており、弁座７に接する側の大径の先端部５ａと、規制部材１６に接する側の中径の基端部５ｂと、前記先端部５ａと基端部５ｂとを接続すると共にムービングコア１１に設けられた弁体固定穴１１ａに嵌め込まれる小径の頚部５ｃとから構成されていて、前記先端部５ａ、頚部５ｃ、及び基端部５ｂは共通の中心軸線ＣＬを有する。また前記中心軸線ＣＬはムービングコア１１及び流出通路９の中心軸線ＣＬにほぼ一致する。基端部５ｂはその端面が規制部材１６に衝突したときに、変形され易く衝撃をよく吸収するように中心部に凹部が形成されている。本実施例では、基端部５ｂが前記弁体固定穴１１ａを通過して弁体５がムービングコア１１に取り付けられる。
【００２２】
また、弁体５の先端部５ａの弁座７に接する側の面は弁体表面５ｅにより構成されており、前記弁体表面５ｅは、本実施例では、弁体５及び流出通路９の中心軸線ＣＬつまり弁体の移動方向に垂直な方向のうちの特定の方向からから見たとき図３の（Ａ）で示されるように曲率半径Ｒで凸状に湾曲した凸状湾曲面からなるものである。従って、図３の（Ａ）から断面が９０度回転した図３の（Ｂ）では弁体表面５ｅの輪郭は平坦になる。
【００２３】
次に弁座７について説明する。弁座は弁口６の周縁に一致する弁座内縁７ａと外側の弁座外縁７ｂとの範囲に形成されている。本実施例では、弁座内縁７ａが最も突出して、流体通路４の中心軸線ＣＬから離れるほど低くなるように傾斜角度θが付けられている。従って、本実施例の弁座７に弁体表面５ｅが接触する場合、最も突出した弁座内縁７ａから接触して、ゴム製の弁体の変形に応じて次第に外側の弁座外縁７ｂ側も接触してゆくが、弁座７の全面積は接触しない。弁口閉鎖の最終段階における弁体表面５ｅと弁座７との当接部は、図７の（Ｂ）のハッチングを施して示した接触領域Ｓ３に対応する。
【００２４】
次に前述のような凸状湾曲面からなる弁体表面５ｅが弁座７に向かって移動して弁座７に接する場合に弁体表面５ｅとそれに対向する弁座７との間の隙間がどのように塞がれてゆくかについて図４〜７を参照して説明する。図４〜７の（Ａ）は流出通路９の弁口６並びに弁体５及びムービングコア１１の中心軸線ＣＬに沿った縦断面図であり、図４〜７の（Ｂ）は弁口６及び弁座７の平面図であり、さらに図５〜７の（Ｂ）には弁体表面５ｅが弁座７に接している接触領域Ｓ１、Ｓ２、及びＳ３がそれぞれハッチングを施して示されている。
【００２５】
図４は、コイル１３に電流が流されて、ムービングコア１１が磁力によって吸引された開弁状態を示している。この状態では、弁体表面５ｅの凸状湾曲面の頂部及び最低部とそれぞれ対向する弁座内縁７ａとの間に軸方向の隙間Ｇ1及びＧ2が形成されている。
【００２６】
図５では、コイル１３の電流が遮断されて、ムービングコア１１が戻しばね１７の力によって押し戻されて、弁体表面５ｅの凸状湾曲面の頂部付近だけが弁座７に接した弁口閉鎖の初期段階を示している。この段階では、前記隙間Ｇ1はゼロとなるが前記隙間Ｇ2は残り、つまり凸状湾曲面と弁座７との間の隙間の一部の領域が塞がれている。また、図５の（Ｂ）に示すように、弁口６はその周縁の円周長の約１５％が接触領域Ｓ１により閉じられている。従って、この段階では流体は塞がれていない隙間から弁口６に流れ込むことができる。
【００２７】
次に、ムービングコア１１がさらに弁座側に移動した図６は、弁体５の圧縮変形が進んだ弁口閉鎖の中期段階を示しており、この段階でも前記隙間Ｇ2は減少したもののまだ残っている。また、図６の（Ｂ）に示すように、弁口６はその周縁の円周長の約３５％が接触領域Ｓ２により閉じられている。この段階でもなお流体は塞がれていない隙間から弁口６に流れ込むことができるが流量は前記初期段階より減少する。
【００２８】
ムービングコア１１が最も弁座側に移動した図７は弁口閉鎖の最終段階を示している。この段階では弁体５の圧縮変形が更に進んで、凸状湾曲面の最低部も弁座７に接触して前記隙間Ｇ2もゼロとなる。この段階では、図７の（Ｂ）に示されるように弁口６の周縁の円周長は接触領域Ｓ３により１００％閉じられ、従って弁体表面５ｅと弁座７との間には隙間が存在せず弁口６は完全に閉塞されて、弁口への流体の流入が遮断される。
【００２９】
このように、弁体表面５ｅの突出した部分から順次弁座７に接するので、弁体表面５ｅと弁座７との隙間の一部の領域が先行して塞がれた後に他の領域が順次塞がれることとなり、隙間が同時に一律に塞がれる従来のタイプに比べると、閉弁時の流体通路の圧力の急激な変化が緩和されて、流体の脈動を低減することができる。また開弁時にムービングコア１１が磁力により下方へ移動されるときは、撓んでいた弁体の復元力が磁力の方向に作用するので開弁の応答性が高まるという効果も得られる。
【００３０】
次に、第２の実施例として、弁体表面１０５ｅが凹状湾曲面で形成された弁体１０５を図８を参照して説明する。図８の（Ａ）及び（Ｂ）は、弁体１０５がムービングコア１１に取り付けられた状態を示す縦断面図であるが、図８の（Ｂ）は（Ａ）の断面から９０度回転した断面を示す縦断面図である。弁体１０５は、その弁体表面１０５ｅの形状が第１の実施例の弁体のものと異なり、その他については第１の実施例の弁体と同様である。第２の実施例の弁体表面１０５ｅは、弁体１０５及び流出通路９の中心軸線ＣＬに垂直な方向のうちの特定の方向からから見たとき図８の（Ａ）で示されるように曲率半径Ｒで凹状に湾曲した凹状湾曲面からなるものである。従って弁体表面１０５ｅの輪郭は、図８の（Ａ）から断面が９０度回転した図８の（Ｂ）では平坦になる。
【００３１】
このような凹状湾曲面からなる弁体表面１０５ｅを有する弁体１０５が弁座に向かって移動して接触する場合に、弁体表面１０５ｅと弁座との隙間がどのように塞がれてゆくかは第１の実施例の場合から類推できるように、凹状湾曲面の高い部分、つまり図８の（Ａ）の左右の端部から接して順次低い部分つまり中心軸線ＣＬ付近の部分へ接触が進行することにより、第１の実施例の場合と同様に、弁体表面１０５ｅと弁座との間に形成された隙間の一部の領域が塞がれて、所定の時間の経過の後前記隙間の全ての領域が塞がれることとなる。
【００３２】
次に、前記第１の実施例の凸状湾曲面を有する弁体の変更例を図９に示す。この変更例の弁体２０５には、弁体表面２０５ｅの内側を凸状湾曲面の頂部に沿って貫通する中空穴２０５ｆが形成されている。前記中空穴２０５ｆは、弁体２０５がその中心軸線方向で圧縮されたときに弁体表面２０５ｅの撓み変形を促進するものである。
【００３３】
図１０に示された弁体３０５は、前記第２の実施例における凹状湾曲面を有する弁体１０５の変更例である。この変更例の弁体３０５には、弁体先端部３０５ａの両側面から中央部へ向けて略Ｖ字状の溝３０５ｆが２本形成されている。この溝３０５ｆが形成されることによって、前記図９に示した変更例の中空穴２０５ｆの効果と同様に、弁体３０５がその中心軸線方向で圧縮されたときに弁体表面３０５ｅの撓み変形が促進される。
【００３４】
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】
【００３５】
【図１】本発明の第１の実施例による流体制御弁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】第１の実施例による流体制御弁の弁体及び弁座等の詳細を示す縦断面図である。
【図４】第１の実施例による流体制御弁の開弁状態の弁体、弁座、及び弁口を示す図である。
【図５】第１の実施例による流体制御弁の弁口閉鎖の初期段階を模式的に示す図である。
【図６】第１の実施例による流体制御弁の弁口閉鎖の中期段階を模式的に示す図である。
【図７】第１の実施例による流体制御弁の弁口閉鎖の最終段階を模式的に示す図である。
【図８】本発明の第２の実施例による流体制御弁の弁体及びムービングコアの縦断面図である。
【図９】本発明の第１の実施例による流体制御弁の弁体の変更例及びムービングコアの縦断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施例による流体制御弁の弁体の変更例及びムービングコアの縦断面図である。
【図１１】蒸発燃料蒸散防止装置の概略構成を示した概略図である。
【符号の説明】
【００３６】
１    流体制御弁
２    流入ポート
３    流出ポート
４    流体通路
５    弁体
６    弁口
７    弁座
１１    ムービングコア
１２    ステータコア
１３    コイル
【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】
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【図８】
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【図９】
2007255521.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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