JP6176215B2 - 二段切替弁 - Google Patents

Description

本発明は、閉弁時に、弁体に形成された絞り穴のみを介して流体が流れる二段切替弁に関する。

（従来技術）
閉弁時に、弁体に形成された絞り穴のみを介して流体が流れる二段切替弁として、流体圧によって流路面積の切り替えを行う圧力作動タイプの二段切替弁が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この二段切替弁は、流路内でスライド可能に支持される弁体と、この弁体を流路の上流方向へ向けて付勢するバネ手段とを備える。

そして、流路の上流側の流体圧力が高まり、弁体の受圧力（受圧加重）が増加すると、バネ手段のバネ力に抗して弁体が下流方向へ移動して流路面積を絞る。具体的には、弁体が下流方向へ移動すると、弁体が流路を閉塞し（閉弁状態）、流体は弁体に設けられた絞り穴のみを通って下流側へ流れる。

逆に、流路の上流側の流体圧力が下がり、弁体の受圧力が減少すると、バネ手段のバネ力により弁体が上流方向へ移動して流路面積を広げる。具体的には、弁体が上流方向へ移動すると、弁体による流路の閉塞が解除される（開弁状態）。
このように、弁体がスライドして流路面積が切り替わることで調圧あるいは流量調整の少なくとも一方が成される。

（問題点）
二段切替弁が設けられた流路を介して素早く流体を流したい場合がある。
しかし、二段切替弁は、上述したように、上流側の圧力が高い場合、弁体が流路を閉塞し、流体は絞り穴のみを介して流れる。このため、上流側の圧力が高い閉弁時には、流体を素早く流すことができない。

なお、閉弁時の流量を増加させるには、絞り穴を拡径することが考えられる。
しかし、絞り穴を拡径すると、弁体の切替圧が変化する不具合や、上流側の高圧時に流量上限（絞り穴が制限する最大流量）を超えてしまう不具合が生じる。

（問題点の具体的な一例）
具体的な一例として、二段切替弁が「タンクの圧抜き流路」に設けられる場合、圧抜き時間の短縮を図る目的で、「タンクの圧抜き時」には、二段切替弁を介して多量の流体を流すことが求められる。
しかし、二段切替弁は、タンク内の圧力が高い閉弁時（即ち、上流側の圧力が高い場合）には、上述したように、多くの流体を素早く流すことができないため、タンクの圧抜き時間が長くかかってしまう。

（問題点をより具体的にした一例）
より具体的な一例として、車両用燃料タンクの圧抜き動作を説明する。
燃料キャップを開けた際に、燃料タンク内の蒸発燃料が大気中へ流出する不具合を防ぐ手段が車両に搭載される。

この手段の具体例を説明する。
給油のために乗員がリッドスイッチをＯＮすると、燃料タンクとキャニスタを連通する蒸発燃料通路が開かれ、燃料タンクの蒸発燃料がキャニスタへ流れる。即ち、燃料タンクの圧抜き動作が実施される。
この圧抜き作動により燃料タンクの内圧が所定圧まで低下すると、燃料キャップを覆うフューエルリッド（ボディ側の開閉扉）がバネ力で開くのを阻止するリッドロック（ロック機構）が解除されて、フューエルリッドが開く。

特許文献１に開示される二段切替弁は、蒸発燃料通路に設けられる。
給油の直前の圧抜き時に、燃料タンク内の蒸発燃料の圧力が高いと、上述したように、二段切替弁は、多くの流体を素早く流すことができないため、給油直前に実施される燃料タンクの圧抜き時間が長くかかってしまう不具合がある。

特開２００５−２９１２４１号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、絞り穴を拡径することなく閉弁時の通過流量を多くできる二段切替弁の提供にある。

本発明の二段切替弁は、絞り穴がラバールノズル形状に設けられる。
これにより、閉弁時に、上流側の流体をラバールノズルにおいて加速させて下流側へ流すことができる。即ち、絞り穴をラバールノズル形状に設けることで、絞り穴を拡径することなく閉弁時に多くの流体を流すことができる。

また、流路の上流側の流体圧力が下がって弁体が上流方向へ移動した状態では、流体が絞り穴を通過するとともに、流体が弁体の周囲を迂回して下流側へ流れる。

具体的な一例として、二段切替弁が「蒸発燃料通路」に設けられる場合は、燃料タンクの圧抜き時間を短縮することができる。

「二段切替弁」と「電動開閉弁の一例である電磁弁」を組み合わせた密閉弁の断面図である。 （ａ）上流ガイドと弁体が脚部で結合されたバルブの斜視図、（ｂ）ラバールノズル形状の説明図である。 二段切替弁の作動説明図である。 タンク内圧と流量との関係を示すＰ−Ｑ特性図である。 （ａ）時間経過とタンク内圧の関係を示す圧抜き特性図、（ｂ）時間経過と通過流量の関係を示す圧抜き特性図である。 蒸発燃料処理装置の概略構成図である。

以下において「発明を実施するための形態」を詳細に説明する。

本発明の具体的な一例（実施例）を図面に基づき説明する。なお、以下の「実施例」は具体的な一例を開示するものであり、本発明が「実施例」に限定されないことは言うまでもない。

［実施例１］
図１〜図６を参照して実施例１を説明する。
蒸発燃料処理装置は、エンジン１（内燃機関）を搭載する車両に用いられるものであり、燃料タンク２の蒸発燃料をキャニスタ３に吸着保持させ、エンジン１の運転中にキャニスタ３が保持する蒸発燃料をエンジン１の吸気通路４に導いてパージ処理を行うものである。

蒸発燃料処理装置は、
（ａ）燃料タンク２内で蒸発した蒸発燃料をキャニスタ３へ導く蒸発燃料通路５（ブリーザ通路）と、
（ｂ）キャニスタ３が保持した蒸発燃料を吸気通路４の負圧発生範囲（スロットルバルブの吸気下流）へ導くパージ通路６と、
（ｃ）このパージ通路６の開閉および開度調整を行うパージバルブ７と、
（ｄ）蒸発燃料通路５に設けられる密閉弁（後述する電磁弁１６と二段切替弁１８を一体化したバルブ装置）８と、
（ｅ）少なくとも電磁弁１６をバイパスする２つのバイパス路（第１バイパス路９および第２バイパス路１０）と、
（ｆ）第１バイパス路９に設けられる正圧用リリーフ弁１１と、
（ｇ）第２バイパス路１０に設けられる負圧用リリーフ弁１２と、
を備えて構成される。
そして、蒸発燃料処理装置に用いられる複数の電気機能部品は、エンジン制御を行う制御装置（以下、ＥＣＵと称す）１３により作動状態（即ち、通電状態）が制御される。

燃料タンク２は、ガソリン等の液体燃料を蓄えるものであり、上部空間には蒸発燃料が満たされる。なお、燃料タンク２には、上部空間の内圧を検出するタンク内圧センサ１４が設けられており、検出した内部圧力のセンサ値がＥＣＵ１３へ出力される。

キャニスタ３は、蒸発燃料を吸着して保持する吸着物質（例えば、活性炭等）を収容する容器であり、蒸発燃料通路５を介して燃料タンク２の上部空間に接続されるとともに、パージ通路６を介して吸気通路４の負圧発生範囲に接続される。
このキャニスタ３は、大気導入通路１５を介して大気が導入可能に設けられている。この大気導入通路１５には、図示しないが電磁弁構造を有するＣＣＶ（キャニスタ・コントロール・バルブの略）が設けられいる。このＣＣＶは、ＥＣＵ１３により作動状態が制御されるものであり、ＣＣＶが開かれることで大気がキャニスタ３内に取り込まれる。

パージバルブ７は、通電時に開弁するノーマリ・クローズ（Ｎ／Ｃ）タイプの電磁弁であり、周知の構造を採用する。このパージバルブ７は、ＥＣＵ１３により作動状態が制御されるものであり、エンジン停止中は通電が停止されて閉弁し、エンジン運転中（エンジン始動開始の所定期間、あるいは吸気負圧の発生時など所定の運転条件の成立時、あるいはエンジン運転中は常時など）は通電状態が制御（例えば、デューティ比制御等）されて吸気通路４へ導かれるパージ量（吸気通路４へ導かれる蒸発燃料）を調整する。

具体的に、ＥＣＵ１３は、エンジン１の運転制御（複数のインジェクタの通電制御による燃料の噴射制御等）を行うものであり、エンジン１の運転中にパージバルブ７の開度調整を行なって、吸気通路４へ導かれるパージ量（即ち、吸気通路４へ導かれる蒸発燃料）を調整するとともに、パージ量に基づく噴射補正値を算出する。そして、ＥＣＵ１３は、インジェクタから噴射される燃料の噴射量を、算出した噴射補正値で補正し、空燃比をエンジン１の運転状態に適した目標空燃比に保つように設けられている。これらパージバルブ７の開度制御および蒸発燃料による噴射補正制御は周知技術を採用するものであり、説明は割愛する。

第１バイパス路９および第２バイパス路１０は、密閉弁８（具体的には後述する電磁弁１６）の上流側（燃料タンク２側）と下流側（キャニスタ３側）を連通する連通路であり、密閉弁８と一体的に設けられるものであっても良いし、密閉弁８とは独立して設けられるものであっても良い。

正圧用リリーフ弁１１は、燃料タンク２の内圧が所定の上限値より高圧になると開弁する逆止弁であり、例えばダイヤフラムを用いたリード弁構造や、ボール弁等を用いたチェック弁構造を採用する。
一方、負圧用リリーフ弁１２は、燃料タンク２の内圧が所定の下限値より低い圧力になると開弁する逆止弁であり、正圧用リリーフ弁１１と同様、例えばダイヤフラムを用いたリード弁構造や、ボール弁等を用いたチェック弁構造を採用する。

このように、燃料タンク２の内圧に基づいてメカニカルに開閉する正圧用リリーフ弁１１と負圧用リリーフ弁１２を設けることで、燃料タンク２の環境温度が変化しても、燃料タンク２の内圧を所定範囲内に保つことができる。これにより、燃料タンク２の強度を必要以上に高めることなく、燃料タンク２に亀裂等の不具合が発生するのを防ぐことができ、低コスト化および軽量化等が可能になる。

密閉弁８は、蒸発燃料通路５の開閉を行う電磁弁１６（電動開閉弁の一例）と、弁体１７が蒸発燃料通路５の内部でスライドすることで蒸発燃料通路５の流路面積を切り替える二段切替弁１８とを組み合わせて一体に設けたものである。なお、この実施例では、具体的な一例として、電磁弁１６と二段切替弁１８とを同軸上に配置する例を示す。

電磁弁１６は、閉弁することで燃料タンク２を密閉する閉鎖バルブであり、通電時に開弁するノーマリ・クローズ（Ｎ／Ｃ）タイプである。
電磁弁１６は、蒸発燃料通路５の一部を成すＬ字通路１９（流路の一例）の内部を開閉するバルブ２０と、通電により生じる磁気吸引力によりバルブ２０を開弁方向へ駆動する電磁アクチュエータ２１と、この電磁アクチュエータ２１のアーマチャ２２とバルブ２０を閉弁方向へ付勢するリターンスプリング２３とを備えて構成される。

リターンスプリング２３を含む電磁アクチュエータ２１の構造等は周知なものであり、種々の仕様等が適用可能なものであって、具体的な構成の説明は割愛する。
密閉弁８に設けられるバルブ２０およびＬ字通路１９の構成も限定するものではないが、電磁弁１６と一体に設けられる二段切替弁１８に関連するため、具体的な一例を説明する。

電磁アクチュエータ２１のアーマチャ２２とリターンスプリング２３によって軸方向へ駆動されるバルブ２０は、略筒状に設けられている。

Ｌ字通路１９は、電磁アクチュエータ２１の樹脂ハウジング２４と結合されるものであり、燃料タンク２側の配管が接続されるインレットパイプ２５と、キャニスタ３側の配管が接続されるアウトレットパイプ２６を備え、アウトレットパイプ２６と同軸上に電磁弁１６の主要構成部品と二段切替弁１８が配置される。

具体的に、Ｌ字通路１９には、アウトレットパイプ２６と同軸上に、バルブ２０および二段切替弁１８を収容するバルブ収容筒２７が設けられており、このバルブ収容筒２７の側面にインレットパイプ２５が設けられている。
なお、以下では、説明の便宜上、バルブ収容筒２７の中心軸が延びる方向を「軸方向」と称して説明する。

バルブ収容筒２７の内部には、略筒状を呈した筒状挿入体２８が挿入配置されている。この筒状挿入体２８は、バルブ収容筒２７の端部外周に形成された環状突起２９が、電磁アクチュエータ２１の樹脂ハウジング２４と、バルブ収容筒２７の端との間に挟まれて支持されるものであり、筒状挿入体２８の外周面には、バルブ収容筒２７と筒状挿入体２８との間をシールするＯリング３０が設けられている。ここで、筒状挿入体２８と電磁アクチュエータ２１の樹脂ハウジング２４との間には、ゴム製のダイヤフラム３１の外周縁が挟持されている。このダイヤフラム３１は、Ｌ字通路１９内に導かれた蒸発燃料が電磁アクチュエータ２１側へ侵入するのを阻止するリング状の仕切部品であり、ダイヤフラム３１の内周縁はバルブ２０とアーマチャ２２の間に挟まれて支持される。

筒状挿入体２８の側面には、インレットパイプ２５から供給される蒸発燃料を筒状挿入体２８の内側に導く開口部３２が形成されている。
また、筒状挿入体２８のアウトレットパイプ２６側には、バルブ２０が着座するバルブシート３３が設けられるとともに、二段切替弁１８における２箇所のガイド壁面（上流側ガイド壁面３４と下流側ガイド壁面３５）のうちの上流側ガイド壁面３４が設けられている。

バルブシート３３の中央部には、軸方向に貫通してバルブ２０によって開閉される開口穴（軸方向へ貫通する穴）が形成されており、電磁弁１６がＯＦＦされてバルブ２０がバルブシート３３に着座することで閉弁し、電磁弁１６がＯＮされてバルブ２０がバルブシート３３から離座することで開弁する。

二段切替弁１８は、流体圧（燃料タンク２から供給される蒸発燃料の圧力）によって流路面積の切り替えを行う圧力作動タイプであり、外周縁が蒸発燃料通路５の一部を成す流路内で軸方向へ摺動自在に支持され、流路の上流側に付与された流体圧を受ける弁体１７と、この弁体１７を流路の上流方向へ向けて付勢するバネ手段３６とを備える。
このバネ手段３６は、略円錐状に巻かれた圧縮コイルバネであり、Ｌ字通路１９の内壁に形成されたバネ座３７と、弁体１７との間に圧縮された状態で組付けられる。

二段切替弁１８は、流路の上流側の流体圧力（即ち、燃料タンク２側から付与される圧力）が高まり、弁体１７の受圧力が増加すると、バネ手段３６のバネ力に抗して弁体１７が下流方向へ移動して流路面積を絞る。具体的には、図３（ａ）に示すように、弁体１７が下流方向（アウトレットパイプ２６に近い側）へ移動して、弁体１７の外周縁がＬ字通路１９の内壁に形成された段差形状のリングシート３８に着座すると、弁体１７の周囲を流体が迂回できなくなり、流体は弁体１７に設けられた絞り穴３９のみを通って下流側へ流れる。この状態を二段切替弁１８の「閉弁状態」と称する。

また、二段切替弁１８は、上記とは逆に流路の上流側の流体圧力が下がり、弁体１７の受圧力が減少すると、バネ手段３６のバネ力により弁体１７が上流方向（電磁アクチュエータ２１に近い側）へ移動して流路面積を広げる。具体的には、図３（ｂ）に示すように、弁体１７が上流方向へ移動して、弁体１７の外周縁がリングシート３８から離座すると、流体は絞り穴３９を通過するとともに、弁体１７の周囲を迂回して下流側へ流れる。この状態を二段切替弁１８の「開弁状態」と称する。
このように、流路の上流側の流体圧力に応じて弁体１７が軸方向へスライドすることで流路面積が切り替わることで二段切替弁１８による流量調整が成される。

この実施例に用いられる二段切替弁１８の構成をさらに具体的に説明する。
弁体１７の少なくても上流側の形状は、中心側が流路の上流方向へ突出する略円錐状のテーパ形状に設けられている。
弁体１７の中心部には、軸方向へ貫通して、上流側と下流側とを連通し、閉弁時に「流路面積を縮小する絞り手段」として機能する小径の絞り穴３９が設けられている。

弁体１７の中心部には、絞り穴３９を軸方向へ延長するための小径筒４０が設けられている。
この小径筒４０の根元部（即ち、弁体１７と小径筒４０との角部）は、弁体１７の裏面（下流側の面）においてバネ手段３６のバネ座４１を成すものであり、小径筒４０は弁体１７の裏面から小径筒４０が下流方向へ突出して設けられる。
また、小径筒４０の下流側端部は、弁体１７の外周縁の下流側端部より、下流側に突出して設けられる。

弁体１７の外周面は、軸方向寸法の短い円筒面に設けられており、バルブ収容筒２７の内周壁に形成された下流側ガイド壁面３５によって弁体１７が軸方向へ摺動自在に支持される。
下流側ガイド壁面３５は、上述した筒状挿入体２８の先端とリングシート３８の間のバルブ収容筒２７によって設けられている。具体的に、下流側ガイド壁面３５は、バルブ収容筒２７の内周壁から内側に向かって突出した複数（少なくとも３つ以上）のリブ４２の内端面に設けられている。そして、複数のリブ４２とリブ４２の間の空間は、弁体１７が上流方向へ移動した際に、弁体１７の周囲を迂回して流れる流体の通路になる。

また、弁体１７の上流側には、流路内で摺動自在に支持されるリング状の上流ガイド４３が設けられている。
この上流ガイド４３の外周面は、上述した弁体１７の外周面と同様、軸方向寸法の短い円筒面に設けられており、上述した筒状挿入体２８の内周面に形成された上流側ガイド壁面３４によって軸方向へ摺動自在に支持される。

弁体１７と上流ガイド４３は、複数（例えば４本）の脚部４４によって結合されるものであり、弁体１７と上流ガイド４３が一体にスライドする。弁体１７と上流ガイド４３を結合する複数の脚部４４は、上流ガイド４３から弁体１７の中心側へ傾斜配置される。
具体的に、各脚部４４は、上流ガイド４３の下流側の端面から、弁体１７の中心部に形成される絞り穴３９の縁部へ直線的に繋げる形状に設けられる。

ここで、上述した弁体１７、小径筒４０、上流ガイド４３、複数の脚部４４は、樹脂材料等により一体成形されている。
弁体１７の外周縁の下流側の端面には、弁体１７がリングシート３８に着座した際に、弁体１７とリングシート３８との間のシール性を高めるとともに、弁体１７がリングシート３８に着座した際の当接音を抑えるリング状のゴムストッパ４５が設けられている。同様に、上流ガイド４３の上流側の端面にも、リング状のゴムストッパ４６が設けられている。ここで、弁体１７とゴムストッパ４５の結合技術、および上流ガイド４３とゴムストッパ４６の結合技術は、接着、溶着、一体成形など適宜適用可能である。なお、ストッパゴム４５、４６は、設けられることが好ましいが無くても良い。

ＥＣＵ１３は、給油動作が行われる際に、電磁弁１６をＯＮ−ＯＦＦ制御する。
以下において、ＥＣＵ１３による電磁弁１６のＯＮ−ＯＦＦ制御の具体的な一例を説明する。
ＥＣＵ１３には、「給油のための準備動作中」や「給油中」に、燃料タンク２内の蒸発燃料をキャニスタ３へ導き、蒸発燃料が大気中へ放出するのを防ぐ「圧抜き手段（制御プログラムまたはシーケンス回路等）」が搭載されている。

車室内には、乗員によって操作可能な位置に、フューエルリッドを開くためのリッドスイッチが設けられている。
また、車両には、フューエルリッドがバネ力で開くのを阻止する電動作動式のリッドロック（ソレノイド等）が設けられている。
さらに、車両には、フューエルリッドの開状態を検出するリッド開センサが設けられている。

ＥＣＵ１３の「圧抜き手段」は、リッドスイッチ、タンク内圧センサ１４、リッド開センサ等から付与される信号に基づいて、電磁弁１６とリッドロックの作動状態を制御する。
具体的に、乗員が給油のためにリッドスイッチをＯＮすると、このリッドスイッチのＯＮに連動してＥＣＵ１３が電磁弁１６をＯＮする。すると、燃料タンク２とキャニスタ３を連通する蒸発燃料通路５が開かれ、燃料タンク２の蒸発燃料が二段切替弁１８を介してキャニスタ３へ流れ、燃料タンク２の圧抜きが実施される。

タンク内圧センサ１４によって検出される内圧値が、予め設定された所定圧まで低下すると、ＥＣＵ１３がリッドロックを一時的にＯＮしてリッドロックを解除する。これにより、フューエルリッドが開かれて、給油キャップを開くことが可能になる。

ＥＣＵ１３は、リッド開センサによってフューエルリッドが閉じられるのを確認するまで、電磁弁１６のＯＮを継続する。これにより、給油中における燃料タンク２内の液面上昇に伴って燃料タンク２から排出される蒸発燃料が二段切替弁１８を介してキャニスタ３へ流れ、給油中に蒸発燃料が大気中へ放出するのを防ぐ。
そして、給油が終了し、給油キャップが閉じられ、フューエルリッドが閉じられて、リッド開センサによってフューエルリッドが閉じられるのを確認すると、ＥＣＵ１３は電磁弁１６をＯＦＦする。

（本発明の特徴技術）
以下では、乗員等がリッドスイッチをＯＮしてから、リッドロックが解除されるまでの時間（蒸発燃料通路５を開いて燃料タンク２内の圧抜きを実施する時間）を「給油準備時間」と称する。
この「給油準備時間」において、燃料タンク２内の蒸発燃料の圧力が「所定の切替圧」より高い場合は、蒸発燃料通路５に設けた二段切替弁１８が閉弁状態になる。

ここで、図４を参照して、二段切替弁１８の「切替圧」と「絞り穴３９の内径」について説明する。
蒸発燃料通路５を介してキャニスタ３へ導く蒸発燃料の供給量は、図４に示すように、「流量上限」が設定される。
二段切替弁１８は、蒸発燃料通路５を介してキャニスタ３へ導かれる蒸発燃料の供給量の上限を制限するものであり、キャニスタ３の吸着能力等により設定される「流量上限」を超えないように二段切替弁１８の「切替圧」と「絞り穴３９の内径」が設定される。

ここで、本発明を適用していない従来技術（例えば、特許文献１等）における絞り穴３９は、オリフィスであった。即ち、従来技術の絞り穴３９は、円板形状を呈する弁体１７の中心部に貫通形成した単純穴であった。
このように、絞り穴３９がオリフィスの場合、二段切替弁１８の閉弁時（燃料タンク２の内圧が「切替圧」より高い時）は、図４の破線ｘに示すように、オリフィスのみを介して蒸発燃料の圧抜きが行われる。すると、閉弁時における単位時間当たりの圧抜き量が少なくなり（図５の実線ｘ１参照）、「給油準備時間（図５の時間ｔｘ参照）」が長くなってしまう。

操作フィーリングの向上等の目的で「給油準備時間」を短縮する要求がある。
「給油準備時間」の短縮を図る目的で、オリフィス（従来技術の絞り穴３９）を拡径することが考えられる。
しかし、「給油準備時間」の短縮を目的としてオリフィスを拡径すると、図４の破線ｙに示すように、オリフィスを通過する蒸発燃料が上限流量を超えてしまう。

そこで、この実施例では、絞り穴３９を拡径せずに、絞り穴３９の形状を、ラバールノズル形状に設けることで、上記の不具合を解決するものである。
ラバールノズルは、上流側に付与された高い圧力の流体を加速して圧力の低い下流側へ流すものであり、音速流体を超音速に加速させるノズル形状として知られるものである。

ラバールノズルは、弁体１７と一体に設けられる小径筒４０の内周面に形成される。
ラバールノズル形状の具体的な一例を、図２（ｂ）を参照して説明する。
ラバールノズル形状は、
・上流側の縮径範囲Ｌ１と、
・最小絞り部Ｄと、
・この最小絞り部Ｄより下流側の拡径範囲Ｌ２と、
を有する。

縮径範囲Ｌ１は、小径筒４０に流入した流体をスムーズに最小絞り部Ｄへ導く壁面範囲である。縮径範囲Ｌ１の具体的な一例は、１つの曲率半径（Ｒ曲面）によって設けられるものであり、凸形曲面（曲面が筒の中心に向かって膨出する筒形状）を呈する。
もちろん、縮径範囲Ｌ１の形状は、図２（ｂ）の形状に限定するものではなく、例えば、図１に示すように、下流側へ向かって縮径するテーパ形状であっても良い。あるいは、「凸形曲面」と「縮径テーパ形状」とを組み合わせるものであっても良い。

最小絞り部Ｄは、絞り穴３９の最小内径寸法を決定するものである。最小絞り部Ｄの具体的な一例は、縮径範囲Ｌ１に設けられた凸形曲面と連続するものであり、緩やかな凸形曲面を呈する。
なお、最小絞り部Ｄの形状は、図２（ｂ）の形状に限定するものではなく、例えば、図１に示すように、縮径テーパ形状と拡径テーパ形状の切替形状であっても良い。

拡径範囲Ｌ２は、最小絞り部Ｄで圧縮された流体をスムーズに加速させる壁面範囲であり、壁面で流体剥離が生じない形状に設けられる。拡径範囲Ｌ２の具体的な一例は、最小絞り部Ｄに続く緩やかな凸形曲面と、この凸形曲面から緩やかな凹形曲面（曲面が筒の中心とは異なる側へ凹む筒形状）とが連続する形状を呈する。
なお、拡径範囲Ｌ２の形状は、図２（ｂ）の形状に限定するものではなく、例えば、図１に示すように、最小絞り部Ｄから下流側へ向かって拡径するテーパ形状であっても良い。あるいは、「凸形曲面＋凹形曲面」と「拡径テーパ形状」とを組み合わせるものであっても良い。

（実施例１の効果１）
実施例１の二段切替弁１８は、上述したように、絞り穴３９がラバールノズル形状に設けられる。
これにより、燃料タンク２の圧抜き時に、絞り穴３９の上流の圧力（即ち、燃料タンク２内の蒸発燃料の圧力）が高く、二段切替弁１８が閉弁する場合であっても、燃料タンク２から二段切替弁１８に導かれた蒸発燃料をラバールノズルにおいて加速させて下流側のキャニスタ３へ素早く流すことができる。
即ち、閉弁状態であっても、絞り穴３９をラバールノズル形状に設けることで、図４の実線ａに示すように、従来技術（破線ｘ参照）に比較して多くの蒸発燃料をキャニスタ３側へ素早く流すことができ、「給油準備時間」を短縮することができる。

上記効果の具体例を、図５を参照して説明する。
本発明とは異なり、絞り穴３９をオリフィスで設けた場合（従来技術）を想定する。
この場合、電磁弁１６がＯＮされた後で、二段切替弁１８が閉弁状態から開弁状態に切り替わるまでの間は、オリフィスを介して蒸発燃料が流れる。
即ち、二段切替弁１８の閉弁時には、図５の実線ｘ１に示すように、オリフィスによって二段切替弁１８を通過する蒸発燃料の流量が制限される。その結果、図５の実線ｘ２に示すように、燃料タンク２の内圧が低下するのに時間を要してしまい、給油準備時間ｔｘが長くなってしまう。

これに対し、本発明を採用して、絞り穴３９をラバールノズル形状に設ける場合、電磁弁１６がＯＮされた後で、二段切替弁１８が閉弁状態から開弁状態に切り替わるまでの間は、ラバールノズル形状を採用する絞り穴３９を介して蒸発燃料が流れる。
蒸発燃料がラバールノズルを通過する際に、蒸発燃料がラバールノズルにより加速される。その結果、二段切替弁１８の閉弁時には、図５の実線ａ１に示すように、密閉弁を通過する蒸発燃料の流量が増加する。このため、図５の実線ａ２に示すように、燃料タンク２の内圧の低下速度が速まり、給油準備時間ｔａを短縮することができる。

（実施例１の効果２）
実施例１の二段切替弁１８は、上述したように、絞り穴３９がラバールノズル形状に設けられる。
これにより、図４に示すように、燃料タンク２の内圧が高い場合に、ラバールノズルに「臨界圧力」が生じるため、絞り穴３９を通過する単位時間当たりの最大流量を「臨界圧力」によって制限することができる。

具体的に、本発明とは異なり、絞り穴３９をオリフィスで設ける場合、燃料タンク２の内圧が高くなると、図４の破線ｘに示すように、「流量上限」を超える可能性がある。
これに対し、本発明を採用し、絞り穴３９をラバールノズル形状に設ける場合は、「臨界圧力」によって最大流量を制限できるため、燃料タンク２の内圧が高い場合であっても、図４の実線ａに示すように、「流量上限」を超える不具合を回避できる。

（実施例１の効果３）
実施例１の弁体１７は、上述したように、弁体１７の中心側が、流路の上流側へ突出するテーパ形状に設けられる。
これにより、弁体１７が上流方向へ移動する開弁時に、弁体１７の周囲を通って弁体１７を迂回する流体が、弁体１７の傾斜に沿って流れる。即ち、弁体１７の上流側の面が、円錐形状を呈して流線形に近づく。このため、弁体１７を迂回する流体の通気抵抗を低減することができる。

（実施例１の効果４）
実施例１の小径筒４０は、バネ手段３６のバネ座４１を兼ねるものである。
このため、小径筒４０の外径寸法をバネ手段３６が外れない寸法に設けることで、バネ手段３６の組付け性を向上することができる。
また、小径筒４０がバネ座４１を成すことで、弁体１７に対してバネ手段３６を適切な位置（設計位置）に確実に当接させることができ、バネ手段３６のバネ精度を高めることができる。

（実施例１の効果５）
実施例１の小径筒４０は、軸方向に長く設けられるものであり、小径筒４０の下流側端部が、弁体１７の外周縁の下流側端部より、下流側に突出して設けられる。
これにより、絞り穴３９を通過した流体が、弁体１７の下流側で巻き込まれる不具合を回避でき、絞り穴３９を通過する蒸発燃料の通過流量を安定させることができる。

（実施例１の効果６）
この実施例１では、二段切替弁１８が電磁弁１６と組み合わされて密閉弁８として設けられる。
具体的には、二段切替弁１８と電磁弁１６を組み合わせた密閉弁８が、キャニスタ３と燃料タンク２の間の蒸発燃料通路５に設けられる。
これにより、二段切替弁１８と電磁弁１６の部品の一部を共有化することができ、部品点数や配管の接続箇所を少なくすることができる。

上記の実施例では、小径筒４０を弁体１７と一体に設ける例を示したが、ラバールノズル形状を有する小径筒４０を独立して設けて、弁体１７に結合しても良い。

上記実施例では、弁体１７が２つのリング摺動部（「弁体１７の外周縁」と「上流ガイド４３」）によってスライド支持される例を示したが、弁体１７のスライド支持構造は限定するものではない。

上記の実施例では、二段切替弁１８を電動開閉弁（上記実施例では電磁弁１６）と組み合わせて一体に設ける例を示したが、二段切替弁１８と電動開閉弁を独立して設けても良い。

上記の実施例では、二段切替弁１８を蒸発燃料処理装置に用いる例を示したが、二段切替弁１８の用途を限定しない。

上記の実施例では、上流側の流体圧（実施例では燃料タンク２から供給される蒸発燃料の圧力）によって二段切替弁１８が自動的に切り替えられる「圧力作動タイプ」を示したが、電動アクチュエータ（例えば、ソレノイド等）によって弁体１７を駆動する電動タイプの二段切替弁１８に本発明を適用しても良い。

５ 蒸発燃料通路（流路）
１７ 弁体
１８ 二段切替弁
３６ バネ手段
３９ 絞り穴

Claims (5)

1. 流路の開閉を行う弁体（１７）を備え、
   閉弁時に、前記弁体（１７）に貫通形成された絞り穴（３９）のみを介して流体が流れる二段切替弁（１８）において、
   前記絞り穴（３９）は、通過する流体を加速させるラバールノズル形状を呈するものであり、
   当該二段切替弁（１８）は、前記流路内で流体圧を受ける前記弁体（１７）と、この弁体（１７）を前記流路の上流方向へ向けて付勢するバネ手段（３６）とを備え、
   前記流路の上流側の流体圧力が高まり、前記弁体（１７）の受圧力が増加すると、前記バネ手段（３６）のバネ力に抗して前記弁体（１７）が下流方向へ移動して、前記弁体（１７）が前記流路を閉鎖し、流体が前記弁体（１７）に貫通形成された前記絞り穴（３９）のみを介して下流側へ流れ、
   前記流路の上流側の流体圧力が下がり、前記弁体（１７）の受圧力が減少すると、前記バネ手段（３６）のバネ力により前記弁体（１７）が上流方向へ移動して、前記弁体（１７）による前記流路の閉鎖を解除し、流体が前記絞り穴（３９）を通過するとともに、流体が前記弁体（１７）の周囲を迂回して下流側へ流れる圧力作動タイプであることを特徴とする二段切替弁（１８）。
2. 請求項１に記載の二段切替弁（１８）において、
   前記ラバールノズル形状は、前記弁体（１７）と一体に設けられる小径筒（４０）の内周面に形成されることを特徴とする二段切替弁（１８）。
3. 請求項１または請求項２に記載の二段切替弁（１８）において、
   当該二段切替弁（１８）は、前記流路の開閉を行う電動開閉弁（１６）と組み合わされることを特徴とする二段切替弁（１８）。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の二段切替弁（１８）において、
   当該二段切替弁（１８）は、タンク（２）の圧抜きを行う流路（５）に設けられることを特徴とする二段切替弁（１８）。
5. 請求項４に記載の二段切替弁（１８）において、
   前記タンク（２）は、車両に搭載される燃料タンク（２）であり、
   当該二段切替弁（１８）は、前記燃料タンク（２）と蒸発燃料を保持するキャニスタ（３）とを連通する蒸発燃料通路（５）に設けられることを特徴とする二段切替弁（１８）。

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