JP3794835B2

JP3794835B2 - 圧力制御弁

Info

Publication number: JP3794835B2
Application number: JP27731698A
Authority: JP
Inventors: 伸一萩原; 啓治木内; 雄介藤田; 謙山本; 孝明檜山
Original assignee: Mitsuba Corp
Current assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 1998-09-30
Filing date: 1998-09-30
Publication date: 2006-07-12
Anticipated expiration: 2018-09-30
Also published as: JP2000104642A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力制御弁に関し、特に、燃料タンク内に設置されて燃料系統内の燃料の圧力を一定に保つものに係り、例えば、自動車の燃料系統に利用して有効なものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の燃料系統に使用される燃料供給装置として、燃料タンクと、この燃料タンク内の燃料をインジェクタ（燃料噴射弁）等に圧送する燃料ポンプ等を備えたものがある。この種の燃料供給装置においては、燃料ポンプとインジェクタとを結ぶ燃料供給経路（配管）の途中に圧力制御弁を設けて、インジェクタに供給される燃料の圧力を所定値に保つことが行われている。すなわち、圧力制御弁は燃料ポンプからインジェクタに圧送される燃料の一部を導入し、導入した燃料の圧力が所定値を越えたときに余剰燃料をリターン路（リターンパイプ）を介して燃料タンクに戻すように構成されている。
【０００３】
さらに、この種の燃料供給装置においては、圧力制御弁を燃料タンク内に配設することにより、配管の簡素化を図るとともに、余剰燃料（戻り燃料）の温度の上昇を抑える技術が開発されている。
【０００４】
ところが、圧力制御弁を燃料タンク内に配置した場合には、圧力制御弁の弁体を通る際に僅かな隙間を高速で燃料が流れるために流速の差が発生して局部的に負圧の部分が発生するため、気泡核が発生する。所謂、減圧沸騰と指称されている現象である。そして、圧力制御弁の弁体部を通過した燃料はハウジングおよびリターンパイプを通過する際に形状によって速度差を生じ、負圧部が部分的に発生する。この負圧部分において、前記減圧沸騰により発生した気泡核が膨張して弾けたり破裂したりすることによって圧力波が発生し、圧力制御弁の弁体およびリターンパイプが振動し、共鳴音が発生する。
【０００５】
この減圧沸騰による音の発生を防止するものとして、特開平９−１９５８７２号公報には、圧力制御弁のリターン配管の途中に余剰燃料に背圧を作用させるオリフィスを設けることによって余剰燃料の急激な低下を抑制して減圧沸騰を防止した燃料供給装置が、提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、リターン配管の途中にオリフィスを設ける構成においては、リターン配管の製造が困難になってしまうため、圧力制御弁しいては燃料供給装置の製造コストが高くなってしまう。すなわち、リターン配管にオリフィスを設ける場合には、オリフィスの開口面積の値や、オリフィスと圧力制御弁の弁体との距離の値等が減圧沸騰を抑制するのに重要な要素になるが、これらの寸法を高精度に維持するには高度な加工や厳格な寸法管理が必要になるため、製造コストが大幅に増加してしまう。
【０００７】
本発明の目的は、コスト増加を抑えつつ減圧沸騰を確実に防止することができる圧力制御弁を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る圧力制御弁は、燃料供給口および燃料排出口を有するハウジングと、燃料排出口に連通する弁口を有しこの弁口と燃料供給口とを結ぶ燃料通路を形成するとともに燃料供給口からの燃料を貯留する燃料貯留室と、燃料貯留室内の燃料の圧力に応じて変位するダイヤフラムと、ダイヤフラムに連動されて燃料貯留室内の圧力が設定値を越えるまでは燃料貯留室の弁口を閉塞し燃料貯留室内の圧力が設定値を越えたときには燃料貯留室の弁口を開く弁体と、燃料排出口に接続されて余剰燃料を燃料タンクに戻すリターン路とを備えている圧力制御弁であって、燃料タンク内に配置されて前記燃料供給口に燃料タンク内の燃料が導入される圧力制御弁において、
前記リターン路に前記燃料タンク内の雰囲気を導入する導入口を備えており、
前記導入口は前記リターン路を構成するエルボ形状のリターンパイプの弯曲部における小曲率側部分に配置されていることを特徴とする。
【０００９】
前記した手段によれば、弁口から吐出した余剰燃料がリターン路を通って燃料タンクに戻る際に、タンク内の雰囲気（タンク内の大気圧下の燃料や燃料の蒸気）がリターン路内に導入口から導入されるため、リターン路内の燃料が急激に低下することが防止され、減圧沸騰の発生が防止されることになる。したがって、減圧沸騰によってベーパや気泡が発生する現象が防止されるため、ベーパや気泡の弾けや破裂による音の発生が未然に防止されることになる。また、圧力波の発生が防止されるため、弁体やリターン路の振動による音の発生が防止されることになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態を示す圧力制御弁の正面断面図である。
【００１１】
本実施形態において、本発明に係る圧力制御弁は、自動車の燃料タンク内に設置されて、燃料タンク内の燃料を燃料ポンプによってインジェクタ（燃料噴射弁）等に圧送する燃料供給経路の途中に接続されるように構成されている。
【００１２】
図１に示されているように、圧力制御弁１０は大略円柱形状に形成されたハウジング１１を備えており、ハウジング１１の下端部には燃料供給経路内の燃料を導入する燃料供給口１２が形成されている。ハウジング１１の上端部には燃料貯留室１３が形成されており、側面には燃料排出口１４が形成されている。燃料供給口１２は燃料通路１５を介して燃料貯留室１３と連通しており、燃料貯留室１３は中央部に形成された燃料通路１６を介して燃料排出口１４と連通している。ハウジング１１の燃料貯留室１３の上端部外周にはフランジ部１７が径方向外向きに突設されており、フランジ部１７の上面にはダイヤフラム１８が当接されて、カバー２８のフランジ部２９によってフランジ部１７にかしめ付けられている。すなわち、燃料貯留室１３はダイヤフラム１８によって閉塞された状態になっている。
【００１３】
燃料貯留室１３内において燃料通路１６には弁口２０を形成した弁座部材１９が上から圧入されている。ダイヤフラム１８の中央部には二段円柱形状のアーマチュア２１がダイヤフラム１８と連動するように保持されている。弁座部材１９の上には弁体２２が弁口２０を開閉するように配置されている。弁体２２の中央部には球面軸２３が上向きに突設されており、球面軸２３はアーマチュア２１の下面中央部に没設された円錐台形状の軸受穴２４に回転自在に嵌合されている。アーマチュア２１の下端部には抜け止めプレート２５が球面軸２３の抜けを防止するように設けられている。
【００１４】
アーマチュア２１の上端部はダイヤフラム１８を挿通しており、その挿通した上端部には円形の皿形状に形成されたブラケット２６が嵌合されてかしめ付けられている。ブラケット２６にはスプリング２７の下端が当接されており、スプリング２７の上端はカバー２８に受けられている。すなわち、スプリング２７はカバー２８に反力をとってダイヤフラム１８を下方に付勢している。カバー２８は上端が閉塞し下端にフランジ部２９を有する円筒形状に形成されており、フランジ部２９がハウジング１１のフランジ部１７にダイヤフラム１８を挟んだ状態でかしめ付けられている。カバー２８の上端閉塞部にはタンクの内部に連通する連通口３０が開設されている。
【００１５】
カバー２８とブラケット２６との間に装着されたスプリング２７の弾性力は、燃料貯留室１３内の燃料の圧力が設定値以下のときには弁体２２が弁座部材１９に着座して弁口２０を閉塞させ、燃料貯留室１３内の燃料の圧力が設定値を越えたときにはダイヤフラム１８を上方に変位させて弁体２２を弁座部材１９から離間させて弁口２０を開かせるように設定されている。そして、燃料貯留室１３内の余剰燃料は弁口２０、燃料通路１６を介して燃料排出口１４に排出されるようになっている。
【００１６】
燃料排出口１４にはリターン路を構成するリターンパイプ３１の一端部が嵌入されており、リターンパイプ３１の先端部にはリターンパイプ３１と共にリターン路を構成するチューブが接続されるようになっている（図２参照）。リターンパイプ３１はエルボ形状に形成されており、先端部が燃料タンクの底を向くように配管されている。リターンパイプ３１の中間部に形成された弯曲部３２における小曲率側部分の下流側位置には、リターンパイプ３１の内部に燃料タンク内の雰囲気を導入する導入口３３がリターンパイプ３１の内外を連通するように開設されている。導入口３３の口径は燃料の表面張力や流速等を考慮して設定されており、リターンパイプ３１内を流れる燃料が大量に漏れ出すのを防止することができ、他方、リターンパイプ３１内に燃料タンク内の雰囲気を確実に導入することができる寸法に設定されている。
【００１７】
次に、作用を説明する。
【００１８】
燃料タンク内の燃料が燃料ポンプの駆動によって燃料供給経路を介してインジェクタに圧送されるときに、燃料供給経路内の燃料の一部が燃料供給口１２を介して燃料貯留室１３内に導入される。燃料貯留室１３内の燃料の圧力が設定値以下のときには、スプリング２７の弾性力により弁体２２が弁口２０を閉塞するため、燃料排出口１４に接続されたリターンパイプ３１には燃料貯留室１３の燃料は排出されない。
【００１９】
燃料供給経路内の燃料の圧力が高くなるのに伴って、燃料貯留室１３内の燃料の圧力が高くなると、ダイヤフラム１８がスプリング２７の弾性力に抗して上方側に変位する。燃料貯留室１３内の燃料の圧力が設定値を越えると、ダイヤフラム１８の変位に伴って弁体２２が弁座部材１９から離れ、弁口２０が開かれる。これにより、燃料貯留室１３内の余剰燃料が弁口２０、燃料通路１６、燃料排出口１４、リターンパイプ３１を介してタンク内に戻される。
【００２０】
以上の作動が繰り返されることにより、燃料供給経路内の燃料の圧力が設定値に保持される。
【００２１】
ところで、リターンパイプ３１に導入口３３が形成されていない場合には、燃料貯留室１３内の余剰燃料が燃料排出口１４からリターンパイプ３１に流入する際に減圧沸騰が起こり、リターンパイプ３１内を流通する余剰燃料にベーパや気泡が発生する。ベーパや気泡はリターンパイプ３１の内部で弾けたり破裂して音を発生し、リターンパイプ３１等がこの音に共振して共鳴音を発生する。
【００２２】
しかし、本実施形態においては、リターンパイプ３１の弯曲部３２の小曲率部分に開設された導入口３３からタンク内の雰囲気が導入されることにより、リターンパイプ３１における負圧の発生が抑止されて減圧沸騰が防止されるため、音の発生が防止される。すなわち、図１に示されているように、余剰燃料４１がリターンパイプ３１を流通する際に、リターンパイプ３１の弯曲部３２内においては小曲率部分側の余剰燃料４１が遠心力によって外側に移動することにより小曲率部分の圧力が低下するため、導入口３３からリターンパイプ３１外の燃料タンク内の雰囲気４２がリターンパイプ３１内に導入される。ここで、燃料タンク内の雰囲気４２は燃料タンク内に燃料が充分に貯留された状態では燃料であり、不充分の状態では燃料の蒸気や空気である。そして、燃料タンク内の圧力は大気圧に略維持されているため、燃料タンク内の雰囲気は大気圧でもある。したがって、燃料タンク内の雰囲気４２がリターンパイプ３１内に導入口３３から導入されると、負圧の発生が抑えられるため、減圧沸騰が防止されることになる。
【００２３】
本実施形態によれば、リターンパイプにおける負圧の発生を抑えて減圧沸騰を防止することができるため、その減圧沸騰に伴う音の発生を防止することができる。しかも、本実施形態においては、リターンパイプ３１の中間部に導入口３３を形成するだけで済むため、加工の手間の増加や寸法管理の厳格化を回避することができ、圧力制御弁しいては燃料供給装置の製造コストの増加を防止することができる。
【００２４】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々に変更が可能であることはいうまでもない。
【００２５】
図２は本発明の第一の参考例である圧力制御弁を示しており、（ａ）は一部省略一部切断正面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図である。
【００２６】
本参考例が前記実施形態と異なる点は、リターンパイプ３１の先端部に装着のチューブ３４の取付口部にＶ字形状に切欠かれたスリット３５によって、導入口３３Ａが構成されている点である。チューブ３４はリターンパイプ３１と共にリターン路を構成している。
【００２７】
図３は本発明の第二の参考例である圧力制御弁を示しており、（ａ）は一部省略一部切断正面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図である。
【００２８】
本参考例が前記実施形態と異なる点は、リターンパイプ３１の先端部に長溝３６が形成され、この長溝３６によってチューブ３４の取付口部との間に導入口３３Ｂが構成されている点である。
【００２９】
図４は本発明の第三の参考例である圧力制御弁を示しており、（ａ）は一部省略一部切断正面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図である。
【００３０】
本参考例が前記実施形態と異なる点は、燃料排出口１４の内周面に溝３７が形成されており、この溝３７によってリターンパイプ３１の取付口部との間に導入口３３Ｃが構成されている点である。溝３７は燃料排出口１４とリターンパイプ３１との接続部位においてリターン路の内外を連通させる。
【００３１】
図５は本発明の第四の参考例である圧力制御弁を示しており、（ａ）は一部省略一部切断正面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図である。
【００３２】
本参考例が前記実施形態と異なる点は、リターンパイプ３１の燃料排出口への取付口部に凹部３８が形成され、この凹部３８によって燃料排出口１４の取付口部内周面との間に導入口３３Ｄが構成されている点である。凹部３８は燃料排出口１４とリターンパイプ３１との接続部位においてリターン路の内外を連通させる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、タンク内の雰囲気をリターン路に導入口によって導入することにより、燃料の減圧沸騰が発生するのを防止することができるため、音の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す圧力制御弁の正面断面図である。
【図２】本発明の第一の参考例である圧力制御弁を示しており、（ａ）は一部省略一部切断正面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図である。
【図３】本発明の第二の参考例である圧力制御弁を示しており、（ａ）は一部省略一部切断正面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図である。
【図４】本発明の第三の参考例である圧力制御弁を示しており、（ａ）は一部省略一部切断正面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図である。
【図５】本発明の第四の参考例である圧力制御弁を示しており、（ａ）は一部省略一部切断正面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
１０…圧力制御弁、１１…ハウジング、１２…燃料供給口、１３…燃料貯留室、１４…燃料排出口、１５、１６…燃料通路、１７…フランジ部、１８…ダイヤフラム、１９…弁座部材、２０…弁口、２１…アーマチュア、２２…弁体、２３…球面軸、２４…軸受穴、２５…抜け止めプレート、２６…ブラケット、２７…スプリング、２８…カバー、２９…フランジ部、３０…連通孔、３１…リターンパイプ、３２…弯曲部、３３、３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ、３３Ｄ…導入口、３４…チューブ、３５…スリット、３６…長溝、３７…溝、３８…凹部、４１…余剰燃料、４２…タンク内雰囲気。

Claims

燃料供給口および燃料排出口を有するハウジングと、燃料排出口に連通する弁口を有しこの弁口と燃料供給口とを結ぶ燃料通路を形成するとともに燃料供給口からの燃料を貯留する燃料貯留室と、燃料貯留室内の燃料の圧力に応じて変位するダイヤフラムと、ダイヤフラムに連動されて燃料貯留室内の圧力が設定値を越えるまでは燃料貯留室の弁口を閉塞し燃料貯留室内の圧力が設定値を越えたときには燃料貯留室の弁口を開く弁体と、燃料排出口に接続されて余剰燃料を燃料タンクに戻すリターン路とを備えている圧力制御弁であって、燃料タンク内に配置されて前記燃料供給口に燃料タンク内の燃料が導入される圧力制御弁において、
前記リターン路に前記燃料タンク内の雰囲気を導入する導入口を備えており、
前記導入口は前記リターン路を構成するエルボ形状のリターンパイプの弯曲部における小曲率側部分に配置されていることを特徴とする圧力制御弁。