JP7473816B2

JP7473816B2 - 流量制御弁

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Publication number: JP7473816B2
Application number: JP2021038615A
Authority: JP
Inventors: 靖彦宇野
Original assignee: Hamanakodenso Co Ltd
Current assignee: Hamanakodenso Co Ltd
Priority date: 2021-03-10
Filing date: 2021-03-10
Publication date: 2024-04-24
Anticipated expiration: 2041-03-10
Also published as: JP2022138629A

Description

本開示は、流体の流量を制御する流量制御弁に関し、例えば、キャニスタとスロットルバルブ下流の吸気通路とを連通するパージ通路に配置され、このパージ通路を流れる空気の流量を制御するパージバルブに用いて好適である。

車両のハイブリッド化に伴い、キャニスタに吸着された蒸発燃料をより短い時間でエンジンの吸気通路に流入させる（パージする）ことが求められている。一方、ハイブリッド化に伴い、パージする際のエンジンの吸気負圧は減少（大気圧に近づく）している。

そこで、特許文献１を先行技術として、パージ通路を大きく開くオン位置とパージ通路を小さく絞るオフ位置との間で切り替えを行う第１電磁弁と、弁座と弁体とが当接離脱するコイルの非通電時と通電時とのデューティ比制御を行う第２電磁弁とを組み合わせて用いることを提案した（特願２０２０‐２６４９１号）。パージ空気の流量の大小を第１電磁弁で切り替え、大流量時、小流量時共にパージ空気の流量を第２電磁弁で制御するというものである。

ただ、第２電磁弁のデューティ比制御で弁座と第２弁体とが当接離脱を繰り返すと異音ＮＶＨ（ＮｏｉｓｅＶｉｂｒａｔｉｏｎＨａｒｓｈｎｅｓｓ）を発生させる恐れがあり、その異音ＮＶＨはキャニスタ側にもエンジンの吸気通路側にも伝達する。

特開２００８－２９１９１６号公報

本開示は、上記点に鑑みてなされたもので、第２電磁弁のデューティ比制御時の異音ＮＶＨの影響を低減することを課題とする。

本開示の第１は、流体を流入する流入通路と、吸気通路側に連通して流体を流出する流出通路と、この流出通路と流入通路との間に形成される通路室と、この通路室の流出通路側に形成され流体流量を制限するオリフィス絞り部と、通路室に形成される弁座と、この弁座より流入通路側に形成され流体流量を制限する流入通路側絞り部を備え、流入通路、流出通路、オリフィス絞り部、弁座、流入通路側絞り部を同軸上に配置するハウジングを用いている。

また、本開示の第１は、弁座より流出通路側に配置され、オリフィス絞り部と協働して流体流量を制御する第１弁体と、弁座より通路室側に配置され、弁座と当接離脱して流体流量を制御する第２弁体と、弁座より流入通路側に配置され、流入通路から通路室に流入する流体流量を制御する第３弁体と有している。

かつ、本開示の第１は、通電により励磁する第１コイルと、この第１コイル通電時に磁気回路を形成する第１ステータコアと、この第１ステータコアと磁気ギャップを介して対向配置され第１コイルの励磁により移動するとともに移動に伴う変位を第１弁体及び第３弁体にロットを介して伝達する第１ムービングコアとを備え、第１コイルの通電時のオン位置と第１コイルの非通電時のオフ位置との切り替えを行う第１電磁弁を用いている。

そして、本開示の第１は、通電により励磁する第２コイルと、この第２コイル通電時に磁気回路を形成する第２ステータコアと、この第２ステータコアと磁気ギャップを介して対向配置され第２コイルの励磁により移動するとともに移動に伴う変位を第２弁体に伝達する第２ムービングコアとを備え、第２コイルの通電時と第２コイルの非通電時のデューティ比制御を行う第２電磁弁と用いている。

加えて、本開示の第１は、ハウジングの通路室に配置され、第２弁体が弁座と当接した状態で流入通路と流出通路との間を非連通状態とするダイヤフラムを備えている。かつ、第２弁体に第１電磁弁のロットが通る連通穴を設けている。

本開示の第１では、弁座と当接する第２弁体より流出通路側に第１弁体を配置し、第２弁体より流入通路側に第３弁体を配置しているので、第１電磁弁の切り替えにより、第１弁体及び第３弁体でそれぞれ流出通路側及び流入通路側を絞ることができる。そのため、第２電磁弁のデューティ比制御により第２弁体が弁座を閉じる位置と開く位置とで移動しても、移動に伴う異音ＮＶＨの影響を低減することができる。

特に、第１弁体と第３弁体とは、第２弁体を挟んで反対位置に配置されるので、第１電磁弁のオン位置オフ位置の変移はロットを介して第１弁体と第２弁体との双方に伝達される。そのため、第２弁体には、ロットを通す連通穴を設けている。その上で、連通穴を設けても第２弁体による流体の導通、遮断を可能とするように、第２弁体が弁座と当接した状態で流入通路と流出通路との間を非連通状態とするダイヤフラムをハウジングの通路室に配置している。

本開示の第２では、第１弁体は、オリフィス絞り部と協働して流体流量を制御する弁体絞り部と、流体を通す弁体通路部とを備えている。そして、第１電磁弁がオン位置にある時、第１弁体は弁体絞り部がオリフィス絞り部から離れて流体は弁体絞り部の外周及び弁体通路部を流れ、第１電磁弁がオフ位置にある時、第１弁体は弁体絞り部がオリフィス絞り部と当接して流体は弁体通路部を流れる。

本開示の第２によれば、第１電磁弁のオン位置では大流量を流し、第２電磁弁のオフ位置では流量を小流量に切り替えることができる。

本開示の第３は、第１弁体は、オリフィス絞り部と協働して流体流量を制御する弁体絞り部を備えている。そして、第１電磁弁がオン位置にある時、第１弁体は弁体絞り部がオリフィス絞り部から離れて流体は弁体絞り部の外周を大流量流れ、第１電磁弁がオフ位置にある時、第１弁体は弁体絞り部がオリフィス絞り部に近づいて流体は弁体絞り部の外周を小流量流れる構成としている。

本開示の第３によれば、第１弁体に弁体通路部を設けることなく、第１電磁弁で大流量と小流量との切り替えを行うことができ、第１弁体の構成の簡素化が図れる。

本開示の第４では、第１電磁弁及び第２電磁弁を、共に通路室の流入通路側に配置している。第１電磁弁と第２電磁弁とを重ねて配置することができる。

本開示の第５では、第１電磁弁は、通路室の流出通路側に配置され、第２電磁弁は、通路室の流入通路側に配置されている。第１電磁弁の配置位置の自由度を増すことができる。

本開示の第６は、弁座は、通路室内でオリフィス絞り部の内周にリング状に形成されて、弁座の外周に通路室内の流体をオリフィス絞り部に流す流路が形成されると共に、弁座の内周にロットが配置され、ダイヤフラムは弁座の内周とロットとの間に配置されている。ダイヤフラムにより、ロットの変移を許容しつつ第２弁体が弁座に着座した状態でのシールを確保することができる。かつ、ダイヤフラムがロットと接するので、ロットの移動が安定する。

本開示の第７は、弁座は、オリフィス絞り部に対向してオリフィス絞り部とは別部材で構成され、第１電磁弁のロットと接続して第１電磁弁の１ムービングコアの移動に応じて位置が第１弁体及び第３弁体と共に変位する。かつ、弁座は第２弁体の連通穴を塞ぐ円盤形状である。

本開示の第７では、弁座の位置を変位させることで、第２弁体のストロークを可変することが可能となる。小流量の制御を行う際には第２弁体のストロークを小さくし、大流量の制御を行う時には第２弁体のストロークを大きくすることができる。また、弁座が円盤形状をしているので、第２弁体が着座した際には弁座自体で流体流れを遮断することができる。

本開示の第８では、ダイヤフラムは第２弁体の外周側に通路室を閉じるように配置されている。第２電磁弁からの流体の漏出を防ぐことができる。

本開示の流量制御弁が用いられるパージシステムを示す構成図である。本開示の第１実施形態の流量制御弁の断面図である。図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う断面図である。図２図示流量制御弁の大流量状態の断面図である。本開示の第２実施形態の流量制御弁の断面図である。図５図示流量制御弁の大流量状態の断面図である。本開示の第３実施形態の流量制御弁の断面図である。図７図示流量制御弁の大流量状態の断面図である。本開示の第４実施形態の流量制御弁の断面図である。図９図示流量制御弁の大流量状態の断面図である。

図１は、本開示の流量制御弁がパージバルブ１００として用いられる場合の使用態様を示す。燃料タンク１０で揮発したガソリンを含むパージ空気は入口側パージ空気通路１１を介してキャニスタ１３に流入し、キャニスタ１３にてガソリンを吸着する。キャニスタ１３からのガソリンを含むパージ空気は出口側パージ空気通路１４を介してエンジン２０の吸気管２１に供給される。この出口側パージ空気通路１４を流れるパージ空気の流量を制御するのがパージバルブ１００である。

出口側パージ空気通路１４は吸気管２１のうちスロットルバルブ２５の下流に開口しており、スロットルバルブ２５で絞られた吸入空気の負圧により、キャニスタ１３からのガソリンを含むパージ空気が吸引される。キャニスタ１３には必要に応じ大気に開放する大気開放弁１２が設けられている。２４は、エンジン２０に吸入される空気中の異物を取り除くエアフィルタである。

パージバルブ１００のオンオフ制御及び流量制御は、エンジン制御ユニット５０によりコントロールされる。即ち、キャニスタ１３に吸着されたガソリンは燃料タンク１０からのガソリンと共にエンジン２０に吸入されるため、エンジン制御ユニット５０は、最適なエンジン燃焼状態を算出してパージバルブ１００の流量を制御する。また、エンジン制御ユニット５０は、パージバルブ１００の制御により発生する異音が乗員に伝わりにくい状態を車両ＥＣＵ６０から受けてパージバルブ１００のオンオフを制御する。例えば、高速走行時は異音が乗員に伝わりにくいので、車両ＥＣＵは車速センサ６１からの信号で車両の走行状況を把握する。

パージバルブ１００の構成を、以下に各実施形態に関して説明する。

（第１実施形態）
第１電磁弁１３０は、ポリブチレンテレフタレートＰＢＴ等の樹脂製の第１ボビン１３１に多数回巻装された第１コイル１３２を備えている。図示しないコネクタより駆動電圧を受けて第１コイル１３２に通電された際には第１コイル１３２は励磁する。その際の磁気回路を形成するように第１コイル１３２の外側には鉄製の第１ヨーク１３３が配置され、第１コイル１３２の内周側には同じく鉄製の第１ステータコア１３４が配置されている。

第１ステータコア１３４は円筒形状をしており、内部には鉄製でコップ形状をした第１ムービングコア１３５が移動可能に配置されている。第１ステータコア１３４には磁気回路を絞る第１絞り部１３４ａが形成されているので、第１ステータコア１３４と第１ムービングコア１３５との間に第１磁気ギャップ１３４ｂが形成され、第１コイル１３２の励磁時にはこの第１磁気ギャップ１３４ｂを縮めるべく、第１ムービングコア１３５は図中上方に吸引される。そして、第１バネ１３６は第１ムービングコア１３５を吸引方向と反する方向に付勢している。第１バネ１３６は第１ムービングコア１３５と第１バネ受け部材１３７との間に配置される。

第２電磁弁１５０は、この第１電磁弁１３０と凡そ同じ構造となっている。第２ボビン１５１、第２コイル１５２、第２ヨーク１５３、第２ステータコア１５４、第２ムービングコア１５５を備えている。

第２ステータコア１５４にも磁気回路を絞る第２絞り部１５４ａが形成されており、第２ステータコア１５４と第２ムービングコア１５５との間に第２磁気ギャップ１５４ｂが形成される。そして、第２コイル１５２の励磁時にはこの第２磁気ギャップ１５４ｂを縮めるべく、第２ムービングコア１５５は図中下方に吸引される。第２バネ１５６は第２ムービングコア１５５を吸引方向と反する方向に付勢している。そして、第２バネ１５６は第２ムービングコア１５５と第２バネ受け部材１５７との間に配置されている。

ハウジング１１０はポリブチレンテレフタレートＰＢＴ等の樹脂製で、そのうち図２の上方部には、通路室１６０が形成されている。また、ハウジング１１０の下端は底板１１１より閉じられ、底板１１１には、出口側パージ空気通路１４をなすホースが連結される流入通路１６１が形成されている。上方の蓋板１１２、下方の底板１１１含めて、ハウジング１１０は直径６０ミリメートル程度、長さ１００ミリメートル程度の円筒形状である。流入通路１６１は第１電磁弁１３０及び第２電磁弁１５０の中心部の空間１１８を介して、通路室１６０に連通している。通路室１６０には中間部分の径が狭まるように括れた円筒状をしたオリフィス絞り部１６２が突出形成されている。そして、オリフィス絞り部１６２の図２の下端には、リング状の弁座１６３が配置されている。図２では示されていないが、弁座１６３とオリフィス絞り部１６２とは腕部を介して連結している。オリフィス絞り部１６２は、後述する第１弁体１７０と共同してパージ空気の流れを絞る作用を行うよう、パージ空気の通路径を絞るものである。

また、オリフィス絞り部１６２は流出通路１６４と連通し、流入通路１６１から通路室１６０に流入したパージ空気は、弁座１６３の外周から、オリフィス絞り部１６２を経て、流出通路１６４に流れる。流出通路１６４には、出口側パージ空気通路１４をなすホースが連結され、パージ空気は流出通路１６４からホースを経て吸気管２１のスロットルバルブ２５下流に吸引される。流出通路１６４、オリフィス絞り部１６２、及び弁座１６３は蓋板１１２と一体に樹脂成形される。ハウジング１１０は円筒形状をしており、底板１１１と蓋板１１２と溶着して両端が閉じられる。

第１弁体１７０は、内部にパージ空気を通す弁体通路部１７１を備える円筒形状をしている。弁体通路１７１は直径４ミリメートル程度の穴相当の断面積である。第１弁体１７０の外周のうち図２の下方側は、オリフィス絞り部１６２に対して着座可能なテーパ形状となって弁体絞り部１７４を形成している。第１弁体１７０は、第１電磁弁１３０の第１ムービングコア１３５とロット１７２を介して連結している。より具体的には、第１ムービングコア１３５と連結した第３弁体１９０とロット１７２を介して連結している。図３に示すように、ロット１７２と第１弁体１７０とは腕部１７３を介して繋がっている。ロット１７２は樹脂若しくはアルミニウム等の非磁性金属製で、第１弁体１７０と一体成形され、その長さはハウジングと略同等である。また、ロット１７２の径は１～１．５ミリメートル程度である。

通路室１６０のうち、弁座１６３と対向する部位には、第２弁体１８０が配置されている。第２弁体１８０は第２電磁弁１５０の第２ムービングコア１５５に焼き付け固定されており、弁座１６３とのシール性を得るため、ゴム材料等の弾性部材からなる。本開示では、耐ガソリン性を考えてフッ素ゴムが使用されている。第２弁体１８０には連通穴１８５が形成され、この連通穴１８５内をロット１７２が貫通する。連通穴１８５は、直径５ミリメートル程度の穴相当の断面積である。

通路室１６０には、リング状の弁座１６３の内周をシールするダイヤフラム１８１が配置されている。ダイヤフラム１８１は可撓性を有するゴム材料製で、第２弁体１８０と同様フッ素ゴムが用いられている。ダイヤフラム１８１の内周１８２は、ロット１７２と接合され、外周１８３は弁座１６３に接着剤若しくは熱圧着で接合されている。そして、ダイヤフラム１８１はロット１７２の移動に応じて変形する。また、２電磁弁１５０とハウジング１１０の通路室１６０との間は第２ダイヤフラム１８１１で塞いでいる。第２ダイヤフラム１８１１により、第２電磁弁１５０の第２ステータコア１５４と第２ムービングコア１５５との隙間からパージ空気が漏出するのが防がれる。第２ダイヤフラム１８１１もダイヤフラム１８１と同じくフッ素ゴム製である。本開示において、第２弁体１８０が弁座１６３と当接した状態で流入通路１６１と流出通路１６４との間を非連通状態とするダイヤフラムには、第２ダイヤフラム１８１１も含まれる。

図２でロット１７２の下端にはポリブチレンテレフタレートＰＢＴ等の樹脂材料製で円盤状をした第３弁体１９０が取り付けられている。この第３弁体１９０は、第１電磁弁１３０がオフ位置にある状態では、底板１１１に形成された円筒状の流入通路側絞り部１１３内に隙間を介して嵌まり込んでいる。この隙間は、直径２ミリメートル程度の穴相当の断面積である。

次に、上記構成のパージバルブ１００の作動を説明する。第１電磁弁１３０の第１コイル１３２に通電されていないオフ位置では、第１コイル１３２は励磁されておらず、第１ムービングコア１３５は第１バネ１３６により第１ステータコア１３４から引き離される方向に付勢される。図２がその状態で、第１ムービングコア１３５は、ハウジング１１０の底板１１１側に第１バネ１３６によって付勢されている。この状態では、第１弁体１７０の外周はオリフィス絞り部１６２に着座している。そのため、通路室１６０から流出通路１６４に向かう流れは、第１弁体１７０の弁体通路部１７１のみとなる。また、この状態では、第３弁体１９０が流入通路側絞り部１１３内に隙間を介して嵌まり込んでいる。そのため、流入通路１６１からハウジング１１０内に流入するパージ空気は、第３弁体１９０と流入通路側絞り部１１３によって制限される。

このように、空気流路が第１弁体１７０と第３弁体１９０との双方によって絞られる結果、パージバルブ１００を介して流れる沿う流量は少量となる。本開示では、毎分６０リットル程度の流量としている。

この小流量で、更にパージバルブ１００を流れるパージ空気の流量が、第２弁体１８０により制御される。第２電磁弁１５０の第２コイル１５２が励磁すると第２ステータコア１５４と第２ムービングコア１５５との間の第２磁気ギャップ１５４ｂに磁気吸引力が発生し、この磁気吸引力の方が第２バネ１５６の付勢力を上回るので、第２ムービングコア１５５は第２ステータコア１５４側に移動する。その結果、第２弁体１８０が弁座１６３から離脱し、通路室１６０内のパージ空気は第１弁体１７０の弁体通路部１７１に流れる。図２の状態は第２コイル１５２が励磁して、第２弁体１８０が弁座１６３を開いた状態である。

図２の状態から、第２コイル１５２への通電を停止すると、第２バネ１５６により第２ムービングコア１５５が図中上方へ変位し、第２弁体１８０が弁座１６３に当接する。その結果、通路室１６０から流出通路１６４に向かうパージ空気の流れが遮断される。

第２電磁弁１５０は、弁座１６３を開く全開状態と弁座１６３を閉じる全閉状態との間でデューティ比制御を行う。デューティ比が１００％の状態が小流量時の最大流量となり、デューティ比が０％では、パージ空気の流れは遮断される。デューティ比制御を行う時間は１０ヘルツ（０．１秒）程度で、この時間内で全開状態と全閉状態との比率を可変する。

以上が、小流量時のパージバルブ１００の流量制御であるが、大流量時は第１電磁弁１３０の第１コイル１３２に通電してオン位置とする。その結果、第１コイル１３２が励磁して、第１電磁弁１３０の第１ステータコア１３４と第１ムービングコア１３５との間の第１磁気ギャップ１３４ｂに吸引力が発生する。この吸引力は第１バネ１３６より大きく、図４のように上方に第１ムービングコア１３５が３ミリメートル程度引き上げられる。

その第１ムービングコア１３５の移動は第３弁体１９０に伝わり、かつ、ロット１７２を介して第１弁体１７０に伝わる。そのため、第１弁体１７０はオリフィス絞り部１６２から離脱する。その結果、弁座１６３を通過したパージ空気は、第１弁体１７０の弁体通路部１７１のみでなく、第１弁体１７０の外周の弁体絞り部１７４も通って流出通路１６４に流れることとなる。同時に第３弁体１９０も流入通路側絞り部１１３からより離脱し、第３弁体１９０と流入通路側絞り部１１３との間を流れるパージ空気の流量が大きくなる。この第１弁体１７０と第３弁体１９０との双方の移動により、大流量のパージ空気を流すことができる。本開示では、大流量時毎分２００リットル程度のパージ空気が流れる。

この大流量を流す状態でも、パージ空気の流量は第２電磁弁１５０により制御される。デューティ比制御を行うのは、小流量時の制御と同様である。即ち、第２電磁弁１５０は弁座１６３を開く全開状態と弁座１６３を閉じる全閉状態との間でデューティ比制御を行い、デューティ比が１００％の状態が小流量時の最大流量となり、デューティ比が０％では、パージ空気の流れは遮断される。図４は、第２電磁弁１５０が弁座１６３を開く全開状態を示している。

但し、パージ空気の流れを遮断する制御は実際には小流量時に行う。そのため、大流量を流す状態でのパージ空気の最小流量は、デューティ比が０％ではなく、小流量を流す状態でのパージ空気の最大流量と同じく毎分６０リットル程度となるようにデューティ比を定める。本開示では、デューティ比を３０％程度にしている。

本開示では、小流量時の制御であれ、大流量時の制御であれ、パージ空気の流量の制御は第２電磁弁１５０のデューティ比制御により行う。ここで、第２弁体１８０が全開位置と全閉位置との間でデューティ比制御を行うとパージ空気の流れは短い周期で流通、遮断が繰り返されることとなる。この流通、遮断はパージ空気の流れに脈動を起こすこととなる。

パージ空気の脈動は、出口側パージ空気通路１４のキャニスタ１３からパージバルブ１００に流れるパージバルブ上流側通路１４Ａと、パージバルブ１００からスロットルバルブ２５下流の吸気通路２１に流れるパージバルブ下流側通路１４Ｂに伝達される。そのため、パージ空気は出口側パージ空気通路１４内の全体で脈動を起こし、異音ＮＶＨの原因となる。異音ＮＶＨの程度は種々の条件で異なるが、６０デシベル程度となる場合もある。

ただ、本開示では、小流量時に第１弁体１７０と第３弁体１９０とが共に流路を絞っているので、異音ＮＶＨの影響を抑えることができている。即ち、脈動音は上流側通路１４Ａで影響が大きいので、このキャニスタ１３側のパージバルブ上流側通路１４Ａへの脈動の影響を第３弁体１９０と流入通路側絞り部１１３とが協働して減少させている。併せて、吸気通路２１側のパージバルブ下流側通路１４Ｂへの脈動の影響も第１弁体１７０とオリフィス絞り部１６２とが協働して減少させている。

パージ空気の大流量時であっても、パージ空気の上流側には第３弁体１９０が存在するので、第３弁体１９０が存在しない場合に比較すれば、異音ＮＶＨの影響を抑えることはできている。種々の条件に応じて異なるが、異音ＮＶＨを半減することも可能である。

なお、第２弁体１８０にロット１７２を通すための連通穴１８５を設けても、第２弁体１８０が弁座１６３と当接した際のシール性能はダイヤフラム１８１により確保される。即ち、ダイヤフラム１８１の外周は弁座１６３と連結しており、ダイヤフラム１８１の内周はロット１７２と連結しているので、第２弁体１８０が弁座１６３に着座した状態では、通路室１６０と流入通路１６１との間はダイヤフラム１８１によって遮断される。

ここで、第３弁体１９０は、第１電磁弁１３０の第１ムービングコア１３５と係合しており、第３弁体１９０は第１電磁弁１３０によりその位置が保持されている。また、ロット１７２は、その下端が第３弁体１９０に固定され、上端に腕部１７３を介して第１弁体１７０が取り付けられている。そのため、図２のように第１弁体１７０が着座している状態ではロット１７２は安定するが、図３のように第１弁体１７０が離脱するとロット１７２は片持ち支持となる。ただ、本開示では、ロット１７２のうち、第２弁体１８０より第１弁体１７０側でダイヤフラム１８１がロット１７２と接合しているので、片持ち支持となってもロット１７２の移動は安定する。

（第２実施形態）
上述の第１実施形態では、第１弁体１７０に弁体通路部１７１を形成し、弁体絞り部１７４はオリフィス絞り部１６２と着座可能な形状としていたが、図５及び図６に示す第２実施形態のように、簡易な形状とすることもできる。第２実施形態の第１弁体１７０は円錐形状をしており、内部に弁体通路部は形成されていない。外周は弁体絞り部１７４を形成するが、オリフィス絞り部１６２と当接することもない。

小流量時は、図５に示すように、第１電磁弁１３０の第１コイル１３２は励磁しておらずオフ位置である。そのため、第１ムービングコア１３５は、第１バネ１３６により下方に押し下げられ、第３弁体１９０がハウジング１１０の底板１１１に保持されている。この状態で、第３弁体１９０は流入通路１６１を塞ぐのではなく、部分的に接触し、流入通路側絞り部１１３を小流量のパージ空気が流れるようになっている。また、円錐形状の第１弁体１７０３もオリフィス絞り部１６２に近づき、第１弁体１７０とオリフィス絞り部１６２との間の流路も狭くなる。この間の隙間はパージ空気の流量が毎分６０リットル程度の小流量となるように設定される。本開示では、隙間による断面積が７平方ミリメートル程度となるように設定している。

大流量時は、図６に示すように、第１電磁弁１３０の第１コイル１３２が励磁してオン位置となる。それにより、第１ムービングコア１３５が第１ステータコア１３４側に引き上げられて、ロット１７２を介して、第１弁体１７０も上方に押し上げられる。その結果、円錐形状の第１弁体１７０はオリフィス絞り部１６２から離間し、大流量のパージ空気が第１弁体１７０とオリフィス絞り部１６２との間を流れる。第３弁体１９０も同様に引き上げられ、流入通路側絞り部１１３から離れて大流量のパージ空気を流すことができる。この際の第１弁体１７０とオリフィス絞り部１６２との隙間、及び第３弁体１９０と流入通路側絞り部１１３との隙間は、毎分２００リットル程度の大流量となるように設定し、本開示では、隙間の断面積が１３平方ミリメートル程度となるように設定している。

この第２実施形態でも、弁座１６３とロット１７２との間を塞ぐダイヤフラム１８１に加えて、第２電磁弁１５０とハウジング１１０の通路室１６０との間も第２ダイヤフラム１８１１で塞いでいる。本開示において、第２弁体１８０が弁座１６３と当接した状態で流入通路１６１と流出通路１６４との間を非連通状態とするダイヤフラムには、第２ダイヤフラム１８１１が含まれることも第１実施形態と同様である。

なお、図５及び図６は共に第２電磁弁１５０の励磁状態で第２弁体１８０が全開位置にある状態を示している。第２電磁弁１５０がデューティ比制御されることは、第１実施形態と同様である。

（第３実施形態）
上述の実施形態では、第１電磁弁１３０及び第２電磁弁１５０が一つのハウジング１１０内に配置され、通路室１６０との関係では同じ側に配置されていた。第３実施形態では、図７及び図８に示すように、ハウジング１１０を、第１電磁弁１３０を配置する第１ハウジング１１６と、第２電磁弁１５０を配置する第２ハウジング１１５とに分離し、間に接続ハウジング１１４を介在させている。流入通路１６１及び通路室１６０は第２ハウジング１１５に形成し、流出通路１６４は第１ハウジング１１６に形成している。

ロット１７２が貫通する第２弁体１８０の連通穴１８５で流入通路１６１と流出通路１６４とが連通することが無いように、ダイヤフラム１８１を備えるのは、上述の実施形態と同様である。また、第２電磁弁１５０の第２ステータコア１５４と第２ムービングコア１５５との間隙からのパージ空気の漏出を第２ダイヤフラム１８１１で防ぐことは第２実施形態と同様である。

図７は第１電磁弁１３０の第１コイル１３２が非励磁であるオフ位置の少流量状態を示している。この状態では、第１ムービングコア１３５は、第１バネ１３６の付勢力を受けて図の下方に押し下げられ、第１弁体１７０は外周の弁体絞り部１７４がオリフィス絞り部１６２に着座している。そのため、パージ空気の流れは第１弁体１７０の弁体通路部１７１のみとなる。また、第１弁体１７０の着座時に第３弁体１９０は流入通路側絞り部１１３内に入り込んで、流入通路１６１から流入するパージ空気の流量を制限している。ロット１７２の位置は異なるが、動作は図２に示した第１実施形態と同様である。

図８は大流量状態を示し、この状態では第１電磁弁１３０は第１コイル１３２が励磁しているオン位置である。その結果、第１磁気ギャップ１３４ｂに生じる磁気吸引力により、第１ムービングコア１３５が図の上方に引き上げられ、第１弁体１７０外周の弁体絞り部１７４と弁体通路部１７１との双方からパージ空気が流れる。また、第３弁体１９０も引き上げられて流入通路側絞り部１１３から離れて大流量のパージ空気が流れる。

図７及び図８は共に第２電磁弁１５０の励磁状態で第２弁体１８０が全開位置にある状態を示しており、第２電磁弁１５０はデューティ比制御されることは、上述の第１実施形態及び第２実施形態と同様である。

（第４実施形態）
上述の実施形態では、弁座１６３がオリフィス絞り部１６２の内側に腕部を介して固定されていたが、この第４実施形態では弁座１６３をロット１７２に固定している。図９及び図１０に示すように、弁座１６３は第１ムービングコア１３５の移動に応じて第１弁体１７０及び第３弁体１９０と一体に移動する。

従って、小流量を流す第１電磁弁１３０のオフ位置では、図９に示すように、第１弁体１７０の弁体絞り部１７４が着座し、弁座１６３は第２弁体１８０に近づく側に変位している。そのため、オフ位置における第２弁体１８０のストロークＡは小さくなる。オフ位置は小流量の制御で良いので、ストロークＡが小さくてもパージ空気の流量制御は充分に行うことができる。ストロークＡを小さくする結果、第２電磁弁１５０のデューティ比制御に伴う脈動も小さく抑えられ、異音ＮＶＨの発生も抑えられる。特に、第１弁体１７０が流出通路１６４側を絞り、第３弁体１９０が流入通路１６１側を絞っていることと相俟って、異音ＮＶＨ抑制効果が大きくなる。

逆に大流量のパージ空気が流れる第１電磁弁１３０のオン位置では、図１０に示すように、第１ムービングコア１３５の変位に伴い第１弁体１７０及び第３弁体１９０と共に弁座１６３も図の上方に引き上げられる。その結果、第２弁体１８０と弁座１６３とのストロークＡも大きくなる。ストロークＡが大きくなるため、大流量のパージ空気を流すことが可能となる。

この第４実施形態では、弁座１６３がロット１７２に固定されているので、ロット１７２との間のダイヤフラム１８１は不要となる。第２弁体１８０が弁座１６３に当接した状態でのシールは第２ダイヤフラム１８１１が受け持つ。第２ダイヤフラム１８１１は、大流量のパージ空気が流れるオン位置での大きなストロークＡを許容できるような形状としている。

なお、この第４実施形態では、弁座１６３はロット１７２と一体形成されているが、本開示としては、弁座１６３はハウジング１１０の一構成要素として扱っている。即ち、円盤形状の弁座１６３が、ハウジング１１０の通路室１６０内に配置され、ロット１７２の変位に応じてその位置を通路室１６０内で変位させていると捉えている。

（その他の実施形態）
上述の開示で示した材料や大きさは一例であり、要求される性能等に応じて種々変更可能である。また、上述の開示では、第２弁体１８０を第２電磁弁１５０の第２ムービングコア１５５に焼き付け固定したが、第２ムービングコア１５５と第２弁体１８０との間に連結部材を介在させてもよい。

また、パージバルブ１００は、本開示の流量制御弁の望ましい使用例であるが、本開示は大流量と小流量との切り替えが行え、かつ、大流量小流量共に流量制御が行える制御弁として広範な用途を有している。

１００パージバルブ
１１０ハウジング
１３０第１電磁弁
１５０第２電磁弁
１６０通路室
１６１流入通路
１６２オリフィス絞り部
１６３弁座
１６４流出通路
１７０第１弁体
１８０第２弁体
１９０第３弁体
１８５連通穴

Claims

流体を流入する流入通路と、流体を流出する流出通路と、この流出通路と前記流入通路との間に形成される通路室と、この通路室の前記流出通路側に形成され流体流量を制限するオリフィス絞り部と、前記通路室に配置される弁座と、この弁座より前記流入通路側に形成され流体流量を制限する流入通路側絞り部とを備え、前記流入通路、前記流出通路、前記オリフィス絞り部、前記弁座、前記流入通路側絞り部を同軸上に配置するハウジングと、
前記弁座より前記流出通路側に配置され、前記オリフィス絞り部と協働して前記通路室から前記流出通路に流出する流体流量を制御する第１弁体と、
前記弁座の前記通路室側に配置され、前記弁座と当接離脱して流体流量を制御する第２弁体と、
前記弁座より前記流入通路側に配置され、前記流入通路側絞り部と協同して前記流入通路から前記通路室に流入する流体流量を制御する第３弁体と、
通電により励磁する第１コイルと、この第１コイル通電時に磁気回路を形成する第１ステータコアと、この第１ステータコアと磁気ギャップを介して対向配置され前記第１コイルの励磁により移動するとともに移動に伴う変位を前記第１弁体及び前記第３弁体にロットを介して伝達する第１ムービングコアとを備え、前記第１コイルの通電時のオン位置と前記第１コイルの非通電時のオフ位置との切り替えを行う第１電磁弁と、
通電により励磁する第２コイルと、この第２コイル通電時に磁気回路を形成する第２ステータコアと、この第２ステータコアと磁気ギャップを介して対向配置され前記第２コイルの励磁により移動するとともに移動に伴う変位を前記第２弁体に伝達する第２ムービングコアとを備え、前記第２コイルの通電時と前記第２コイルの非通電時のデューティ比制御を行う第２電磁弁と、
前記ハウジングの前記通路室に配置され、前記第２弁体が前記弁座と当接した状態で前記流入通路と前記流出通路との間を非連通状態とするダイヤフラムとを備え、
前記第２弁体の内部に、前記第１電磁弁の前記ロットが貫通する連通穴を形成する
ことを特徴とする流量制御弁。
前記第１弁体は、前記オリフィス絞り部と協働して流体流量を制御する弁体絞り部と、流体を通す弁体通路部とを備え、
前記第１電磁弁が前記オン位置にある時、前記第１弁体は前記弁体絞り部が前記オリフィス絞り部から離れて流体は前記弁体絞り部の外周及び前記弁体通路部を流れ、
前記第１電磁弁が前記オフ位置にある時、前記第１弁体は前記弁体絞り部が前記オリフィス絞り部と当接して流体は前記弁体通路部を流れる
ことを特徴とする請求項１に記載の流量制御弁。
前記第１弁体は、前記オリフィス絞り部と協働して流体流量を制御する弁体絞り部を備え、
前記第１電磁弁が前記オン位置にある時、前記第１弁体は前記弁体絞り部が前記オリフィス絞り部から離れて流体は前記弁体絞り部の外周を大流量流れ、
前記第１電磁弁が前記オフ位置にある時、前記第１弁体は前記弁体絞り部が前記オリフィス絞り部に近づいて流体は前記弁体絞り部の外周を小流量流れる
ことを特徴とする請求項１に記載の流量制御弁。
前記第１電磁弁及び前記第２電磁弁は、共に前記通路室の前記流入通路側に配置される
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の流量制御弁。
前記第１電磁弁は、前記通路室の前記流出通路側に配置され、
前記第２電磁弁は、前記通路室の前記流入通路側に配置される
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の流量制御弁。
前記弁座は、前記通路室内で前記オリフィス絞り部の内周にリング状に形成されて、前記弁座の外周に前記通路室内の流体を前記オリフィス絞り部に流す流路が形成されると共に、前記弁座の内周に前記ロットが配置され、
前記ダイヤフラムは前記弁座の内周と前記ロットとの間に配置されている
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の流量制御弁。
前記弁座は、前記オリフィス絞り部に対向して前記オリフィス絞り部とは別部材で構成され、
前記弁座は、前記第１電磁弁の前記ロットと接続して、前記第１電磁弁の前記第１ムービングコアの移動に応じて位置が前記第１弁体及び前記第３弁体と共に変位し、
前記弁座は、前記第２弁体の前記連通穴を塞ぐ円盤形状である
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の流量制御弁。
前記ダイヤフラムは、前記第２弁体の外周側に前記通路室を閉じるように配置される
ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の流量制御弁。