JPH0141977Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案はたとえば自動車エンジンの２次空気供
給装置や排気ガス再循環装置等に用いられる流量
制御弁に関する。

（従来技術） 従来、この種流量制御弁は、弁箱内にダイアフ
ラムによつてその両側に区画形成されるダイアフ
ラム室の一方又は双方に作動流体を供給し、該作
動流体の圧力によつて、ダイアフラムに連結され
た弁体を作動させ、該弁体を弁座に当接あるいは
離脱させることにより、流体の流量を制御するよ
うになつている。

（考案が解決しようとする問題点） しかし、斯かる従来例の場合には、例えば、作
動流体の圧力上昇によつて弁を開放させるように
するか閉鎖させるようにするかは、弁体と弁座の
相対位置、作動流体を供給するダイアフラム室の
位置、ダイアフラムを復帰させるバネの取付け位
置等によつて決まるため、要求される流量制御特
性に応じて、上記各部の構成を新たに設計して流
量制御弁を製造する必要があつた。たとえば、自
由状態ではバネによつて弁体を弁座に押圧して閉
弁しておき、ダイアフラム室に負圧を導入して弁
体を弁座から離脱させて流量を制御する構成とな
つている場合には、このままの構成では自由状態
で開弁状態の特性を持たせることはできない。自
由状態にて開弁状態とするためには、たとえばバ
ネとダイアフラム室とを弁座に対して互いに反対
側に配置し、バネの引張力によつて弁体を弁座か
ら離しておき、ダイアフラム室に負圧を導入する
ことによつてバネの引張力に坑して弁体を弁座に
向つて移動させるようにする必要があり、各部の
構成を全く変更しなければならない。

また、作動流体の圧力が上昇した際、弁を閉鎖
して流量をゼロにし、さらに作動流体の圧力が上
昇した際、弁を開放するという複雑な流量制御特
性が要求される場合がある。たとえば自動車エン
ジンの２次空気供給装置や排気ガス再循環装置
（以下EGR装置という）に用いられる流量制御弁
においてこのような流量制御特性が要求される。

すなわち、２次空気供給装置は排気ガス中の
CO，HCを排気系で酸化させるべく排気管内に２
次空気を供給するものであるが、この２次空気の
供給量は多ければよいというものではなく、多過
ぎると温度低下を招き、HC，COの酸化反応を阻
害することになる。また、最近は出力損失を低減
するべく２次空気の供給量をなるべく減らす傾向
にあり、比較的燃焼率がよく排気ガスが清浄な領
域においては２次空気をカツトし、高負荷域の必
要領域において再び供給して排気ガスの酸化を促
進させたい場合がある。

このような場合に、作動流体の負圧が上昇して
所定圧に達すると閉弁して流量をゼロにし、さら
に負圧が上昇すると開弁するというような流量特
性が要求される。

また、EGR装置の流量制御弁についても、や
はり吸気系の負圧で作動するように構成される。

EGR装置は不活性の排気ガスを燃焼室に再循
環させて燃焼温度を低くして排気ガス中のNOx
の量を減らすものであるが、排気ガスの量を増量
していくとNOxの量は減少していくものの燃焼
が不安定となり、燃費、HCがともに悪化する。
したがつて排気ガス量は運転条件に合わせて適切
な値に設定することが大切であり、たとえばある
負荷域の出力を改善するべく当該負荷域では排気
ガスの供給をカツトした方がいい場合もある。

このような場合にも作動流体の負圧が上昇して
所定圧に達すると流量がゼロとなり、さらに負圧
が上昇すると再度開弁するというような流量制御
特性が要求される。この場合には、弁体及び弁座
を２組設け、一方の組の弁体及び弁座は作動流体
の圧力上昇によつて閉鎖し、他方の組の弁体及び
弁座は作動流体の所定以上の圧力上昇によつて開
放するように、各弁体及び弁座の位置や弁体を作
動させる機構等を新たに設計しなければならな
い。

このように、上記従来の流量制御弁は、要求さ
れる流量制御特性に応じて、その都度各部の構成
を新たに設計して製造しなければ、種々の流量制
御特性に対応することができず、コストが大幅に
高くなり、幅広い流量制御特性の要求には対応し
難いという問題点があつた。

本考案は、従来技術の斯かる問題点を解決する
ためになされたもので、その目的とするところ
は、１つの流量制御弁で種々の流量制御特性に対
応可能とすることによつて、目的とする流量制御
特性を有する流量制御弁を低コストにて提供でき
るようにすることにある。

（問題点を解決するための手段） そこで、本考案は、上記の目的を達成するため
に、弁箱内に形成された流路に設けられ、互いに
平行且つ同軸状に配置された複数段の弁座と、前
記各弁座と協働して開閉弁しうる弁頭を備えた弁
体と、前記弁体に連結されて、該弁体の開閉弁ス
トロ−クを変更しうる弁体作動手段とより構成さ
れ、前記複数段の弁座にはそれぞれ同一径の開口
部を同軸的に貫通形成し、前記弁体作動手段によ
つて弁頭を各弁座の開口部に段階的に出し入れし
て開閉弁するもので、前記弁頭の外周には開口部
内に挿入した際に開口部内周面に密封状態にて密
接する環状の弾性体を備えて成ることを特徴とす
る。

（実施例） 以下に本考案を図示の実施例に基づいて説明す
る。第１図及び第２図において、１は流量制御弁
本体であり、この流量制御弁本体１は上下に連結
された上部弁箱２及び下部弁箱３と、該上部弁箱
２に被着されたカバ−４とよりなつている。上記
下部弁箱３は、流入口５と流出口６とを備えてお
り、該下部弁箱３の流出口６側はＴ字形状に分枝
している。この下部弁箱３の流路７中には絞り弁
８が配置されていて、該絞り弁８は弁頭１０付き
弁体９と二段に設けられた第一弁座１１及び第二
弁座１２とからなつている。

上記絞り弁８の弁体９は弁軸１３を備えてお
り、この弁軸１３は軸受を兼ねた軸シ−ル１４を
介して上部弁箱２の支持部１５に支持されてい
る。この弁軸１３の上端は、上部弁箱２とカバ−
４との間に挾着された弁体作動手段としてのダイ
アフラム１６に、上下のセンタ−デイスク１７，
１８及びワツシヤ１９，１９を介して、ナツト２
０により締着されている。このダイアフラム１６
とカバ−４によつてダイアフラム室２１が形成さ
れており、カバ−４には作動流体をダイアフラム
室２１に導入するための導入口２２が設けられて
いる。また、上記下部センタ−デイスク１８と上
部弁箱２の支持部１５との間には圧縮スプリング
２２が介装されており、該上部弁箱２には、ダイ
アフラム１６の下面側を大気に開放する開放孔２
３が穿設されている。

前記絞り弁８の第一弁座１１及び第２弁座１２
は、互いに平行に下部弁箱３の流出口６側に配置
され、その内周に同径の開口部２４，２５を同軸
状に備えている。また、前記弁体９の弁頭１０
は、円錐体を上下に連結した形状の弁頭基体２６
と、該弁頭基体２６の外周に固着されたゴム等よ
りなる環状の弾性体２７とよりなり、この弾性体
２７は、各弁座１１，１２の開口部２４，２５内
周面に密封状態に弾接するように、該開口部２
４，２５の径よりわずか大きく形成されている。

以上の構成において、本考案に係る流量制御弁
は、次のように作動する。まず、弁体９の弁頭１
０を第３図に示すＡ位置にセツトした場合、すな
わち、ダイアフラム室２１に作動流体の圧力を加
えない状態において、弁頭１０がＡ位置に停止す
るように弁軸１３の長さを調節した弁体９を用い
た場合について説明する。この状態において、ダ
イアフラム室２１内に導入口２２より導入される
作動流体のブ−スト圧を増加させてダイアフラム
１６を下降させ、弁頭１０を第３図に示すＡ位置
から第一弁座１１に嵌合されたＢ位置まで移動さ
せると、流体の流量は次のように制御される。第
４図に示すように、上記弁頭１０が押下げられた
始期の状態では流量が一定であるが、弁頭１０が
第一弁座１１に近づくと流量が徐々に減少し、弁
頭１０の弾性体２７が第一弁座１１に当接した状
態で流量がゼロになる。

また、作動流体のブ−スト圧をさらに増加させ
て、弁頭を第３図に示すＡ位置から第一弁座１１
に嵌合されたＢ位置へ、そしてさらに第一弁座１
１と第二弁座１２の中間のＣ位置に移動させた場
合、流体の流量は次のように制御される。第５図
に示すように、流量は一定値から次第に減少し、
弁頭１０が第一弁座１１に当接した段階でゼロと
なり、該弁頭１０が第一弁座１１を抜けると流量
は次第に増加し一定値となる。ところで、弁頭１
０が第一弁座１１と第二弁座１２の間にある場合
には、該弁頭１０と両弁座１１，１２との間隔が
小さいため、弁頭１０が第一弁座１１の上方にあ
つて、開放している場合の一定流量の方が、第一
弁座１１と第二弁座１２の間にあつて開放してい
る場合の一定流量に比べて、若干多くなつてい
る。

さらに、作動流体のブ−スト圧を増加させて、
弁頭１０を第３図に示すＡ位置からＣ位置まで移
動させた後、作動流体のブ−スト圧を減少させ
て、弁頭１０をＣ位置からＢ位置まで戻した場
合、流体の流量は次のように制御される。第６図
に示すように、流量が一定値から次第に減少して
ゼロとなつた後、流量が増加して一定値となり、
再び減少してゼロになる。

次に、弁体９を交換して弁頭１０を第３図に示
すＢ位置にセツトした場合、すなわち、ダイアフ
ラム室２１に作動流体の圧力を加えない状態にお
いて、弁頭１０がＢ位置に停止するように弁軸１
３の長さを調節した弁体９を用いた場合について
説明する。この状態において、ダイアフラム室２
１内に導入口２２より導入される作動流体のブ−
スト圧を増加させてダイアフラム１６を下降さ
せ、弁頭１０を第３図に示す第一弁座１１に嵌合
されたＢ位置から、第一弁座１１と第二弁座１２
の中間位置まで移動させると、流体の流量は次の
ように制御される。第７図に示すように、上記弁
頭１０が第一弁座１１から離脱した状態で、流量
がゼロから次第に上昇し、該弁頭１０が第一弁座
１１から所定量離れると、流量が一定になる。

また、作動流体のブ−スト圧をさらに上昇させ
て、弁頭１０を第３図に示すＢ位置から第二弁座
１２に嵌合されたＤ位置まで移動させると、流体
の流量は次のように制御される。第８図に示すよ
うに、流量はゼロから次第に増加して一定値とな
り、弁頭１０が第二弁座１２に近づくと減少し、
該弁頭１０が第二弁座１２に当接した段階で流量
がゼロとなる。

さらに、作動流体のブ−スト圧を増加させて、
弁頭１０を第３図に示すＢ位置からＥ位置まで移
動させた場合、流体の流量は次のように制御され
る。第９図に示すように、流量がゼロから次第に
増加して一定値となつた後、流量は減少してゼロ
となり、弁頭１０が第二弁座１２から抜けて時点
で、流量がゼロから再び増加して行き、該弁頭１
０が第二弁座１２から所定量離れた段階で流量が
一定となる。ところで、弁頭１０が第一弁座１１
と第二弁座１２の間にある場合には、該弁頭１０
と両弁座１１，１２との間隔が小さいため、弁頭
１０が第一弁座１１と第二弁座１２との間にあつ
て開放している場合の一定流量の方が、第二弁座
１２の下方にあつて開放している場合の一定流量
に比べて若干少なくなつている。

第４図乃至第９図に示すものにあつては、流入
口５と流出口６の差圧が一定となつている。上記
実施例において、第４図乃至第６図に示す特性は
自由状態にて開弁状態の弁特性で、第７図乃至第
９図に示す弁特性は自由状態にて閉弁状態となる
弁特性である。このように弁頭１０のセツト位置
を変えるだけで、常時開、常時閉の全く正反対の
特性の弁として用いることができる。

また、第５図および第６図、第８図および第９
図に示すようにストロ−ク途中で流量がゼロとな
る流量制御特性を持たせておけば、たとえば自動
車エンジンの２次空気供給量や、EGR装置の排
気ガス供給量を所定の領域にてカツトしたいよう
な場合の制御に利用することができる。

なお、上記の説明では、弁体作動手段がダイア
フラム１６からなる場合について説明したが、弁
体９を機械的あるいは電磁的作動手段によつて作
動させてもよい。

（考案の効果） 本考案は以上の構成及び作用よりなるもので、
複数段の弁座と、該各弁座と協働して開閉弁しう
る弁頭を備えた弁体とよりなるため、この弁頭の
セツト位置を自由状態で開弁位置あるいは閉弁位
置にしておくことにより、一つの弁でありながら
常時開、常時閉状態の両方の弁特性を得ることが
できる。

また、開閉弁ストロ−ク（弁を開閉するための
弁体の移動量）を調節して弁頭を複数の弁座に対
して段階的に当接させることにより、一つの弁で
ありながら一方向のストロ−ク途中で流量がゼロ
となような複雑な流量制御特性を得ることも可能
である。したがつて、要求される流量特性毎に流
量制御弁を新たに設計して製造する必要がないの
で、低コストにて目的の流量制御特性を有する流
量制御弁を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る流量制御弁の一実施例を
示す縦断面図、第２図は同要部の一部破断の縦断
面図、第３図は本考案の作動を示す説明図、第４
図乃至第９図は本考案に係る流量制御弁の流量制
御特性をそれぞれ示すグラフである。第４図は弁
頭を第３図中Ａ位置からＢ位置まで移動させた場
合、第５図は弁頭を第３図中Ａ位置からＣ位置ま
で移動させた場合、第６図は弁頭を第３図中Ａ位
置からＣ位置まで移動させた後、Ｂ位置まで戻し
た場合、第７図は弁頭を第３図中Ｂ位置からＣ位
置まで移動させた場合、第８図は弁頭を第３図中
Ｂ位置からＤ位置まで移動させた場合、第９図は
弁頭を第３図中Ｂ位置からＥ位置まで移動させた
場合を示している。 符号の説明、２……上部弁箱、３……下部弁
箱、７……流路、９……弁体、１２……第二弁
座、１６……ダイアフラム（弁体作動手段）。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 弁箱内に形成された流路に設けられ、互いに平
   行且つ同軸状に配置された複数段の弁座と、前記
   各弁座と協働して開閉弁しうる弁頭を備えた弁体
   と、前記弁体に連結されて、該弁体の開閉弁スト
   ロ−クを変更制御しうる弁体作動手段とよりな
   り、前記複数段の弁座にはそれぞれ同一径の開口
   部を同軸的に貫通形成し、前記弁体作動手段によ
   つて弁頭を各弁座の開口部に段階的に出し入れし
   て開閉弁するもので、前記弁頭の外周には開口部
   内に挿入した際に開口部内周面に密封状態にて密
   接する環状の弾性体を備えて成ることを特徴とす
   る流量制御弁。