JPH0712667U - 制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案の目的は、燃料系、空気系に使用さ
れ、ある一定圧力になると開弁し、ある一定量の流量を
流すように設定された制御弁において、ある一定量の流
量を減らすことなく、開弁直後に満開にし、開弁後、弁
が中開で、浮遊状態になることを防止しようとするもの
である。 【構成】ケース３、キャップ２の形状は従来と変わらな
いので説明を省略する。１２は弁で、先端の弁部１２ａ
は球面をしており、摺動部１２ｂは筒状で、ケース３の
内面と、該ケース３の内面を摺動できる程度の微小の隙
間σを保っている。弁１２の摺動部１２ｂには周状の溝
１２ｃを複数有している。前記弁部１２ａと摺動部１２
ｂの間には切欠き１２ｄを有し、摺動部１２ｂの内側に
は窪み１２ｅがあり、該窪み１２ｅにスプリング５が収
納される。弁１２には前記切欠き１２ｄと窪み１２ｅを
連通する通路１２ｆを有する。弁１２とケース３の摺動
部の隙間σが微小で、流路としての機能がほとんどない
本案構造にとっては、該通路１２ｆは最少保証流量を決
める通路となる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は内燃機関の燃料系、空気系に使用し、流量や圧力を制御する制御弁 に関するものである。

【０００２】

【従来技術】

従来、自動車用内燃機関の燃料タンクの圧力制御に使用されている制御弁１の 一例を図２を用いて説明すると、燃料タンク側に連通するポート６を有する円筒 状のケース３、該ケース３の端部に、キャニスタ側に連通するポート４を有する キャップ２が係合されている。前記ケース３の内部の一端は弁座８になっており 、弁９が接している。該弁９は窪み部１０を有する砲弾形をしており、前記ケー ス３の内部を摺動するようにセットされている。 この時、弁９と、ケース３の摺動空間７は、燃料流路を兼ねているので指定流 量を確保できる最小限の面積を必要とする。該弁９はスプリング５の付勢力によ って前記弁座８に押し付けられている。１１はストッパで、弁９がケース３との 隙間７をもって摺動する作動範囲を規制するものである。ストッパ１１は弁９の 窪み部１０の段部１０ａと接触してストップする。

【０００３】 以上、制御弁の従来形状を説明したが、次に弁の作動と動きを説明する。 本制御弁は、燃料タンク側の圧力をキャニスタ側に逃がすための弁であるが、 燃料タンク側の圧力がスプリング５の圧力に打ち勝つと弁９がリフトして開弁す る。図４において、 弁座径Ｄ、弁投影面積Ｓ、弁開弁直前に弁にかかる開弁力Ｎ１、開弁後に弁に かかる受圧力Ｎ２、閉弁時のスプリング力Ｆ１、開弁後のスプリング力Ｆｉ、弁 の抵抗係数Ｃｄ、開弁時に流体が弁の側面を流れる速さＶ、気体密度ρ、弁に加 わる圧力Ｐとして次の式が成り立つ 「閉弁状態」 （Ｄ^２／４）πＰ＝Ｎ１＜Ｆ１ 「開弁状態」 Ｃｄ（１／２ρ）Ｖ^２Ｓ＝Ｎ２＞Ｆｉ

【０００４】 ここで、開弁後のスプリング力Ｆｉは閉弁時のスプリング力Ｆ１とスプリング 定数によって決まるが、Ｆｉ＝Ｎ２の関係が成立すると、弁はストッパと弁 座の間で浮遊状態となり、挙動が安定せず、ケース内面にぶつかり、異音を発 生させることになる。

【０００５】

【解決しようとする課題】

以上のことから、本考案は、本制御弁の作動中、Ｆｉ＝Ｎ２の状態を成立させ ないようにしようとするものである。そのためには、上式でもわかるように、弁 の投影面積Ｓか、弁の側面を流れる流体の速度Ｖを、開弁直後に大きくさ しかし、上述の条件とは、端的にいえば、弁とケースとの隙間を狭くすること であるが、そのようにすることより、流体の流量が極端に少なくなってしまう。 燃料タンクで発生した燃料蒸発ガスをキャニスタに送るための制御弁であるので 、流量が少なくなることは好ましくない。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案は、流量を落とさず，Ｆｉ＝Ｎ２の状態をなくそうとするもので、 円筒状からなり、一端に弁座を有するケースとケース内部を摺動する弁体と、 該弁を弁座に付勢するスプリングと、弁の摺動を規制するストッパとを有する制 御弁において弁の弁部と摺動部の間で、摺動部以外に、弁の内外を流通する通路 を設けたことを特徴とするものである。

【０００７】

【作用】

前述したように、開弁後の流量は、弁の前後に通じる通路の面積で決まるので 、弁とケースの隙間を弁が摺動できる程度に限りなく０に近いものとし、前記摺 動部以外の通路面積をとることで最少保証流量を確保して、弁の投影面積Ｓを最 大限にして、開弁後、弁にかかる受圧力Ｎ２を最大限にするものである。

【０００８】

【実施例】

本考案の実施例を図１を用いて説明すると、ケース３、キャップ２の形状は従 来と変わらないので説明を省略する。１２は弁で、先端の弁部１２ａは球面をし ており、摺動部１２ｂは筒状で、ケース３の内面と、該ケース３の内面を摺動で きる程度の微小の隙間σを保っている。弁１２の摺動部１２ｂには周状の溝１２ ｃを複数有している。前記弁部１２ａと摺動部１２ｂの間には切欠き１２ｄを有 し、摺動部１２ｂの内側には窪み１２ｅがあり、該窪み１２ｅにスプリング５が 収納される。弁１２には前記切欠き１２ｄと窪み１２ｅを連通する通路１２ｆを 有する。弁１２とケース３の摺動部の隙間σが微小で、流路としての機能がほと んどない本案構造にとっては、該通路１２ｆは最少保証流量を決める通路となる 。

【０００９】 以上の構造からその作動を説明すると、図３において、開弁直前の弁の受圧面 積はＳ１で、Ｎ１の圧力がかかり、開弁と同時に受圧面積が、Ｓ２と大きくなっ て受圧力が一気にＮ２と大きくなるので、弁も一気に満開までストロークし、途 中で浮遊するということがない。しかし、流量に関しては、弁の摺動部以外に設 けた通路１２ｆより確実に確保できる。

【００１０】

【考案の効果】

以上のような構造にすることにより、以下のような技術的効果が得られる。開 弁直後の弁が受ける圧力面積が大きく変わることと、弁とケースの間の隙間が微 少になるので、弁は一気に開弁し、ストッパの位置に固定され、従来のように開 弁後スプリングの力と受圧力がつりあって、弁が浮遊し、ケースと接触しあい、 異音を発するようなことが完全に解消できる。又、流量については、弁の投影面 積を小さくすることなく、弁の内側と外側を連通する通路を設けたことにより、 その最少流量を充分確保することができる。

【提出日】平成６年８月１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】 【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は内燃機関の燃料系統や、空気系統に使用され、該系統の流量や圧力を 制御する制御弁に関するものである。

【０００２】

【従来技術】

以下、従来公知の制御弁として、自動車用内燃機関の燃料タンクの圧力制御に 使用されている制御弁を例示して図２を参照しながら説明する。 制御弁１は、燃料タンク（図示しない）側に連通するポート６を有する筒状の ケース３と、該ケース３の端部に係合されたケース２とからなっている。ケース ２、３の形状は筒状に限定されるものではなく、内面が円形となっておれば良い 。ケース２はキャニスタ側に連通するポート４とストッパ１１とを有している。 ストッパ１１は下方へ向けて突出する複数の脚からなっており、その側面から流 体が流通できる形状となっている。前記ケース３の内部には弁座８が設けられて おり、該弁座８には弁９が接して設けられている。弁９はその内側に窪み部分１ ０を有する砲弾形となっており、該弁９はケース３の内部を摺動するようにセッ トされている。 弁９とケース３との間の隙間７は、流体の流路を兼ねているので設定流量を確 保できる最小限の面積以上の面積となっている。弁９はスプリング５の付勢力に よって弁座８に押しつけられている。ストッパ１１は、弁９が隙間７を上下に摺 動する際、上方の作動範囲を規制するものである。弁９の内側に設けられた窪み 部分１０には段部１０ａが設けられており、ストッパ１１が該段部１０ａと接触 することにより弁９の上方への摺動が停止される。

【０００３】 以上に説明した従来公知の制御弁の作動を説明する。 前記従来公知の制御弁１は、燃料タンク側の圧力をキャニスタ側に逃がすため の弁であり、燃料タンク側の圧力がスプリング５の圧力に打ち勝つと弁９がリフ トして開弁する。 図４は弁９が閉弁している状態（図の左側）と弁９が開弁している状態（図の 右側）とを示すものであり、 弁座径をＤ、弁投影面積をＳ、開弁直前に弁にかかる受圧力をＮ１、開弁後に 弁にかかる受圧力をＮ２、閉弁時におけるスプリング力をＦ１、開弁後における スプリング力をＦｉ、弁に作用する流体の抵抗係数をＣｄ、開弁時に流体が弁の 側面を流れる速度をＶ、流体密度をρ、弁に加わる流体圧力をＰとした場合、次 の式が成り立つ。 「閉弁状態」 （Ｄ^２／４）πＰ＝Ｎ１＜Ｆ１ （１） 「開弁状態」 Ｃｄ（１／２）ρＶ^２Ｓ＝Ｎ２＞Ｆｉ （２）

【０００４】 上記各式において、（１）式におけるＮ１は弁９に作用する流体の静圧である から変動の幅が小さいが、（２）式におけるＮ２は流体の流れの中に置かれた弁 ９に作用する抵抗であって、その大きさが（２）式に見られるように流体の速度 Ｖの２乗に比例するものであるから大幅に変動する。 さて、開弁後のスプリング力Ｆｉは、閉弁時のスプリング力Ｆ１とスプリング 定数によって定まるが、仮りに開弁直後にＮ２＝Ｆｉの関係が成立すると、弁９ はストッパ１１と弁座８の間で浮遊状態となり、弁の挙動が安定せず、ケース３ の内面にぶつかり、異音を発生させる原因となってしまう。本来、弁９は弁座８ に接しているか、あるいはストッパ１１に接しているか、どちらか一方の状態に あることが望ましく、ストッパ１１と弁座８の中間位置にあることは望ましくな いのである。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

以上のことから、本考案の目的は、弁９が開弁直後の状態で浮遊状態にならな いようにすること、すなわち開弁中に上記（２）式のＮ２＞Ｆｉの関係が維持さ れ、Ｎ２＝Ｆｉの関係が成立しないようにするものである。そのためには、次の 条件を満たす状態とすればよい。即ち、弁９の投影面積Ｓか、あるいは弁９の隙 間７を流れる流体の速度Ｖのどちらか一方あるいは両方を、開弁直後に大きくさ せてやれば、Ｎ２＝Ｆｉの状態が避けられ、弁９の浮遊状態が防止される。 しかしながら、上述の投影面積Ｓか、あるいは隙間７を流れる流体の速度Ｖの どちらか一方あるいは両方を、開弁直後に大きくさせるという条件を満たすこと は、弁９とケース３の半径を同一として考えたとき、隙間７を狭くすることにな る。ところが、隙間７を狭くすると、流体の流量が少なくなってしまう。本来、 この種の制御弁の機能は、流体の圧力が高くなった時にそれを逃がす（例えば燃 料タンクで発生した燃料蒸発ガスをキャニスタに送る）ためのものであるから、 流量が少なくなることは好ましくないのである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案の特徴とするところは、流量を低減させることなく、Ｆｉ＝Ｎ２の状態 をなくそうとするものであり、このため、本考案では弁１２の内外を連通する通 路１２ｆを設けたことを特徴とするものである。 つまり、図１における隙間σを小さくすると、投影面積Ｓ２が大きくなり、か つ流体の速度Ｖも大きくなるので、Ｎ２は十分に大きくなる。一方、隙間σが小 さくなると、仮に流体の速度Ｖが大きくなったとしても、十分な流量が得られな いことが考えられる。そこで、前記弁１２の内外を連通する通路１２ｆを設け、 該通路１２ｆから流体を補助的に流すことにより流量の確保を行うものである。

【０００７】

【作用】

本考案の制御弁では、隙間σを流れる流体の速度Ｖが大きいので、（２）式に おけるＮ２が大きくなり、Ｎ２＞Ｆｉの状態が確実に維持され、Ｎ２＝Ｆｉの状 態となることが防止される。しかも、流体が通路１２ｆから流れるので、全体と しての流量の低減もない。

【０００８】

【実施例】

本考案の実施例を図１を用いて説明すると、ケース２、３の形状は従来と変わ らないので説明を省略する。１２は弁で、下端の弁体部分１２ａは球面をしてお り、上側の摺動部分１２ｂは筒状となっている。摺動部分１２ｂとケース３の内 面との間には、摺動部分１２ｂが摺動できる程度の微小の隙間σが設けられてい る。弁１２の摺動部分１２ｂの前記隙間σに対向する位置には１本以上の周状の 溝１２ｃが設けられている。この周状の溝１２ｃは隙間σを流れる流体の抵抗を 高めて弁１２に作用する抵抗、すなわち前記（２）式のＣｄを大きく設定するも のであるが、この周状の溝１２ｃは必ずしも必要な構成ではなく、省略可能であ る。前記弁部分１２ａと摺動部分１２ｂの間には段部分１２ｂが設けられ、弁１ ２の内側には窪み部分１２ｅが設けられている。窪み部分１２ｅにはスプリング ５が収納され、該スプリング５の下端は前記段部１２ｂによって形成された内側 の水平面に当接している。弁１２には、内外を連通する通路１２ｆが設けられ、 該通路１２ｆは流体の流量を補助するものである。通路１２ｆは、弁１２が弁座 に当接する位置よりも下流側に位置して設けられている。

【０００９】 上記のように構成された本考案について、その作動を説明する。 図３を参照して、開弁直前の状態は左側の図のようになっており、弁１２に作 用する開弁力Ｎ１は、（１）式に示すように、流体の圧力をＰとし、受圧面積を Ｓ１としたとき、（Ｐ・Ｓ１）で表される。尚、Ｓ１＝（Ｄ^２／４）πである。 そして、弁１２にＮ１の圧力がかかって開弁すると、弁１２に作用する力Ｎ２ は、Ｃｄ（１／２）ρＶ^２Ｓ２となる。ここで、隙間σが十分に小さいので、流 体の速度Ｖが大きくなり、結果としてＣｄ（１／２）ρＶ^２Ｓ２の値は大きいも のとなる。 このため、弁１２がストッパ１１に接するまで一気にストロークし、途中で浮 遊するということがない。しかも、弁１２に設けた通路１２ｆより流体が流れる ので、流量の確保も確実である。

【００１０】

【考案の効果】

以上のように構成された本考案によると、以下に述べるような技術的効果が得 られる。 弁が弁座とストッパとの間で浮遊状態となることが防止され、異音を発するこ とが完全に解消される。 又、流量については、弁の内外を連通する通路を設けることにより、最少流量 を充分確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す制御弁の断面図であ
る。

【図２】従来の制御弁を示す断面図である。

【図３】本考案の制御弁の作動状態を示す断面図であ
る。

【図４】従来の制御弁の作動状態を示す断面図である。

【符号の説明】

１：制御弁 ２：キャップ ３：ケース ４：キャニス
タ側ポート ５：スプリング ６：タンク側ポート ８：弁座 １
１：ストッパ １２：弁 １２ａ：弁部 １２ｂ；摺動部 １２ｃ：溝
１２ｄ：切欠き １２ｅ：窪み １２ｆ：通路 σ：摺動部の隙間

【手続補正書】

【提出日】平成６年８月１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】 明細書

【考案の名称】 制御弁

【実用新案登録請求の範囲】

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案の一実施例を示す制御弁の断面図である。

【図２】 従来公知の制御弁を示す断面図である。

【図３】 本考案の制御弁の作動状態を示す断面図である。

【図４】 従来公知の制御弁の作動状態を示す断面図である。

【符号の説明】 １：制御弁 ２：ケース ３：ケース ４：ポート ５：スプリング ６：ポート ８：弁座 １１：ストッパ １２：弁 １２ａ：弁部分 １２ｂ：摺動部分 １２ｃ：溝 １２ｄ：段部 １２ｅ：窪み部分 １２ｆ：通路 σ：隙間

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】円筒状からなり、一端に弁座を有するケー
   スとケース内部を摺動する弁と、該弁を弁座に付勢する
   スプリングと、弁の摺動を規制するストッパとを有する
   制御弁において、弁の弁部と摺動部の間に、摺動部以外
   に弁の内外を流通する通路を設けたことを特徴とする制
   御弁