(57)【要約】【課題】動圧の影響によるリリーフ弁のヒステリシスを小さくする。【解決手段】リリーフ弁の弁体５０において、弁座４２と当接する部位よりも上流側を円錐形にする。これによると、弁体５０のよどみ点近傍における流体の流線Ａの向きの変化が、弁体が球状の場合よりも小さくなる。このため、開弁時におけるよどみ点近傍の平均流速が高くなって動圧が小さくなり、その結果ヒステリシスが小さくなる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主通路（３０、４０）から分岐し前記主通路（３０、４０）内の流体を逃がすリリーフ通路（４１）に配置されて、前記主通路（３０、４０）内の流体圧力を所定圧以下に調整するリリーフ弁において、
前記主通路（３０、４０）内の流体圧力により前記リリーフ通路（４１）を開く向きに付勢されるとともに、前記リリーフ通路（４１）中に形成された弁座（４２）と接離して前記リリーフ通路（４１）を開閉する弁体（５０）と、この弁体（５０）を閉弁向きに付勢するスプリング（５１）とを備え、前記弁体（５０）は、前記弁座（４２）と当接する部位よりも上流側が円錐形であることを特徴とするリリーフ弁。
【請求項２】
前記弁体（５０）の上流側先端部（５００ａ）は、球面になっていることを特徴とする請求項１に記載のリリーフ弁。
【請求項３】
前記リリーフ通路（４１）のうち前記弁座（４２）の上流側に位置する上流側リリーフ通路穴（４１０）の直径をＤとし、前記弁体（５０）における上流側先端部（５００ａ）の球面の曲率半径をＲとしたとき、Ｒ≦Ｄ／２であることを特徴とする請求項２に記載のリリーフ弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主通路内の流体圧力を所定圧以下に調整するリリーフ弁に関し、例えば車両の燃料系に用いるリリーフ弁に好適である。
【背景技術】
【０００２】
車両の燃料タンク内に搭載される燃料移送用のポンプには、一般的にリリーフ弁が内蔵されている。このリリーフ弁は、リリーフ通路を開閉する球状の弁体と、この弁体を閉弁向きに付勢するスプリングとを備えている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このリリーフ弁の開弁圧は、車両のシステム圧よりも高く、かつ配管保護の為にできるだけ低く設定する必要があり、一般的には車両システム圧（３００〜４００ｋＰａ程度）に対し、リリーフ弁の開弁圧は５０〜１００ｋＰａ高くなるように設定されている。
【特許文献１】特開平５−７１４３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、リリーフ弁の開弁圧はほぼ配管内の静圧で決まる。一方、一旦リリーフ弁が開くと流出する燃料の動圧が弁体に加わるため、一旦リリーフ弁が開くと閉じにくいというヒステリシス特性を持っており、これはポンプの吸入流量が多いほど顕著となる。
【０００５】
従って、リリーフ弁の開弁圧を低めに設定した場合、すなわち、車両システム圧とリリーフ弁の開弁圧との差を小さく設定した場合には、リリーフ弁の開弁後、配管内の静圧が車両システム圧以下まで低下しないと、リリーフ弁が閉弁しない虞がある。一方、ヒステリシスを見込んでリリーフ弁の開弁圧を高めに設定した場合、すなわち、車両システム圧とリリーフ弁の開弁圧との差を大きく設定した場合には、ポンプよりも下流部のフィルタや配管が閉塞したときに配管内の圧力が上昇し過ぎてしまい、ポンプや配管にダメージを与えるという問題が発生する。
【０００６】
本発明は上記点に鑑みて、動圧の影響によるリリーフ弁のヒステリシスを小さくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、主通路（３０、４０）から分岐し主通路（３０、４０）内の流体を逃がすリリーフ通路（４１）に配置されて、主通路（３０、４０）内の流体圧力を所定圧以下に調整するリリーフ弁において、主通路（３０、４０）内の流体圧力によりリリーフ通路（４１）を開く向きに付勢されるとともに、リリーフ通路（４１）中に形成された弁座（４２）と接離してリリーフ通路（４１）を開閉する弁体（５０）と、この弁体（５０）を閉弁向きに付勢するスプリング（５１）とを備え、弁体（５０）は、弁座（４２）と当接する部位よりも上流側が円錐形であることを特徴とする。
【０００８】
これによると、弁体（５０）のよどみ点近傍における流体の流線の向きの変化が、弁体が球状の場合よりも小さくなる。このため、開弁時におけるよどみ点近傍の平均流速が高くなって動圧が小さくなり、その結果ヒステリシスが小さくなる。
【０００９】
請求項２に記載の発明のように、弁体（５０）の上流側先端部（５００ａ）を球面にすることができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載のリリーフ弁において、リリーフ通路（４１）のうち弁座（４２）の上流側に位置する上流側リリーフ通路穴（４１０）の直径をＤとし、弁体（５０）における上流側先端部（５００ａ）の球面の曲率半径をＲとしたとき、Ｒ≦Ｄ／２であることを特徴とする。
【００１１】
ところで、弁体が球状の場合は、弁体の直径は上流側リリーフ通路穴（４１０）の直径Ｄよりも必然的に大きくなり、球状の弁体の曲率半径をＲｂとすると、Ｒｂ＞Ｄ／２となる。
【００１２】
これに対し、弁体（５０）が円錐形の場合、弁体（５０）における上流側先端部（５００ａ）の球面の曲率半径Ｒは、Ｒ≦Ｄ／２とすることができる。そして、Ｒ≦Ｄ／２とすることにより、弁体（５０）のよどみ点近傍における流体の流線の向きの変化を、弁体が球状の場合よりも確実に小さくすることができ、ひいてはヒステリシスを小さくすることができる。
【００１３】
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の一実施形態について説明する。図１は一実施形態に係るリリーフ弁を用いたポンプの断面図、図２は図１のリリーフ弁の拡大断面図である。
【００１５】
このポンプは、車両等の燃料タンク内に収容され、燃料タンクから吸入した燃料をエンジン側に供給する燃料ポンプとして用いられる。図１に示すように、ポンプは、燃料を昇圧して吐出するポンプ部１と、このポンプ部１のインペラ１２を回転駆動するモータ２とを備え、ポンプ部１およびモータ２は、円筒状のハウジング３内に収容されている。
【００１６】
モータ２は、直流モータであり、ハウジング３の内周壁に永久磁石２０が環状に配置され、この永久磁石２０の内周側に同心円上に電機子２１が配置されている。電機子２１のシャフト２２は、ベアリングホルダ２３に支持された軸受部材２４と、ポンプ部１のケーシング１１に支持された軸受部材２４とにより、回転自在に保持されている。電機子２１における反ポンプ部側の端部に整流子２５が配設されており、図示しない電源から、ターミナル２６、図示しないブラシ、および整流子２５を介して、電機子２１のコイルに電力が供給される。
【００１７】
ポンプ部１は、カバー１０、ケーシング１１、およびインペラ１２等から構成されている。ケーシング１１は、カバー１０よりもモータ２側に配置され、その径方向中心部に軸受部材２４が挿入されている。カバー１０とケーシング１１により空間が形成され、その空間に円板状のインペラ１２が回転自在に収容されている。インペラ１２の径方向中心部には、電機子２１（図１参照）のシャフト２２が挿入されており、モータ２によりインペラ１２が回転駆動されるようになっている。
【００１８】
そして、インペラ１２の回転により、燃料タンク内の燃料は、カバー１０の吸入通路１０１から吸入され、さらに昇圧されて、ケーシング１１の吐出通路（図示せず）からハウジング３内の空間３０へ吐出される。
【００１９】
ハウジング３における反ポンプ部側には、樹脂製のエンドカバー４が配置されている。エンドカバー４は、エンジンに接続される吐出口４０を備え、ポンプ１により昇圧されてハウジング３内の空間３０へ吐出された燃料は、吐出口４０および図示しない燃料配管を介してエンジンに供給されるようになっている。エンドカバー４内には、吐出口４０から吐出された燃料の逆流を防止するために図示しない逆止弁が配置されている。なお、空間３０および吐出口４０は、本発明の主通路を構成する。
【００２０】
図１、図２に示すように、エンドカバー４には、空間３０から分岐して空間３０内の燃料を燃料タンク内に逃がすリリーフ通路４１が形成されている。リリーフ通路４１の途中には、後述するリリーフ弁５の弁体５０が接離する弁座４２が形成されている。リリーフ通路４１は、弁座４２の上流側に位置する円柱状の上流側リリーフ通路穴４１０と、弁座４２の下流側に位置するとともに、上流側リリーフ通路穴４１０よりも大径の円柱状の下流側リリーフ通路穴４１１とからなる。なお、以下の説明では、リリーフ弁５の開弁時に下流側リリーフ通路穴４１１内を弁体５０に向かって流れる燃料の流線を、リリーフ燃料流線Ａという。因みに、リリーフ燃料流線Ａは、上流側リリーフ通路穴４１０の軸線と平行である。
【００２１】
リリーフ通路４１には、空間３０内の燃料圧力を所定圧以下に調整するリリーフ弁５が配置されている。リリーフ弁５は、空間３０内の燃料圧力によりリリーフ通路４１を開く向きに付勢されるとともに、弁座４２と接離してリリーフ通路４１を開閉する弁体５０と、この弁体５０を閉弁向きに付勢するスプリング５１とを備えている。
【００２２】
弁体５０は、２つの円錐を組み合わせた形状になっている。具体的には、燃料流れの上流側に位置する上流弁体部５００は、燃料流れに沿って径が拡大する円錐形であり、燃料流れの下流側に位置する下流弁体部５０１は、燃料流れに沿って径が縮小する円錐形である。なお、上流弁体部５００は、少なくとも弁座４２と当接する部位よりも上流側が円錐形になっていればよい。
【００２３】
上流弁体部５００の上流側先端部５００ａは、球面になっている。ここで、上流側リリーフ通路穴４１０の直径をＤとし、上流弁体部５００の上流側先端部５００ａの球面の曲率半径をＲとしたとき、Ｒ≦Ｄ／２になっている。望ましくは、Ｒ≦Ｄ／４である。
【００２４】
次に、上記構成になるポンプの作動について説明する。電機子２１のコイルに電力が供給されると電機子２１が回転駆動され、電機子２１のシャフト２２に固定されたインペラ１２も回転駆動される。インペラ１２の回転により、燃料タンク内の燃料は、吸入通路１０１から吸入され、インペラ１２の複数の羽根溝（図示せず）の作用によって昇圧される。昇圧された燃料は、ハウジング３内の空間３０へ吐出され、吐出口４０および図示しない燃料配管を介してエンジンに供給される。
【００２５】
この際、空間３０内の燃料圧力（静圧）が所定圧に達すると、弁体５０は燃料圧力によりスプリング５１の付勢力に抗して開弁向きに移動され、弁体５０が弁座４２から離れてリリーフ通路４１が開かれる。これにより、空間３０内の燃料がリリーフ通路４１を介して燃料タンク内に逃がされるため、空間３０内の燃料圧力が低下する。
【００２６】
前述したように、一旦リリーフ弁５が開弁すると燃料タンク内に逃がされる燃料の動圧が弁体５０に加わるため、ヒステリシスが発生するが、以下述べるように、本実施形態のリリーフ弁５ではそのヒステリシスを小さくすることができる。
【００２７】
ここで、動圧ｑは、ｑ＝１／２・ρ・Ｖ2、で与えられる。なお、ρは燃料の密度、Ｖは流速である。また、上流側リリーフ通路穴４１０における流速をＶ１、弁体５０のよどみ点近傍の所定投影面積内における平均流速をＶ２とすると、流速Ｖは、Ｖ＝Ｖ１−Ｖ２、で与えられる。
【００２８】
そして、本実施形態のように上流弁体部５００を円錐形にした場合は、よどみ点近傍でのリリーフ燃料流線Ａの向きの変化が、従来のリリーフ弁（すなわち、弁体５０が球状）よりも小さくなる。このため、本実施形態のリリーフ弁５ではよどみ点近傍の平均流速Ｖ２が従来のリリーフ弁よりも高くなって動圧が小さくなり、その結果ヒステリシスが小さくなる。
【００２９】
ところで、弁体５０が球状の場合は、弁体５０の直径は上流側リリーフ通路４１穴の直径Ｄよりも必然的に大きくなり、球状の弁体５０の曲率半径をＲｂとすると、Ｒｂ＞Ｄ／２となる。
【００３０】
これに対し、弁体５０が円錐形の場合、弁体５０における上流側先端部の球面の曲率半径Ｒは、Ｒ≦Ｄ／２とすることができる。そして、Ｒ≦Ｄ／２とすることにより、よどみ点近傍でのリリーフ燃料流線Ａの向きの変化を、弁体５０が球状の場合よりも確実に小さくすることができ、ひいてはヒステリシスを小さくすることができる。
【００３１】
なお、上記実施形態においては、弁体５０の下流弁体部５０１を円錐形にしたが、図３に示す変型例のように、弁体５０の下流弁体部５０１を半球形状にしてもよい。
【００３２】
（他の実施形態）
上記実施形態では、燃料の圧力を調整する例を示したが、本発明は燃料以外の流体の圧力を調整するリリーフ弁にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態に係るリリーフ弁を用いたポンプの断面図である。
【図２】図１のリリーフ弁の拡大断面図である。
【図３】一実施形態に係るリリーフ弁の変型例を示す要部の断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
３０  空間（主通路）
４０  吐出口４０（主通路）
４１  リリーフ通路
４２  弁座
５０  弁体
５１  スプリング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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