圧力調整弁
【課題】本発明は、低流量域における圧力調整弁の振動を防止することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る圧力調整弁は、ダイヤフラム１５によって仕切られた制御圧室Ｃと圧力調整室Ｐと、ダイヤフラム１５と共に軸方向に変位するバルブ本体１７と、バルブ本体１７が接離するバルブシート２３とを備え、圧力調整室Ｐ内の流体によるダイヤフラム押圧力が制御圧室Ｃ側からのダイヤフラム押圧力よりも大きいときに、ダイヤフラム１５がバルブ本体１７をリフトさせて流体排出通路２２を開く構成の圧力調整弁であって、バルブシート２３に対するバルブ本体１７のリフト量Ｘが150［μm］よりも小さい範囲では、流体排出通路２２を流れる流体流量Ｑ［リットル／時間］とリフト量Ｘ［μm］との関係が、Ｑ÷Ｘ＜0.46となるように、バルブ本体１７とバルブシート２３との形状、及び流体排出通路２２の径寸法が設定されている。
【解決手段】本発明に係る圧力調整弁は、ダイヤフラム１５によって仕切られた制御圧室Ｃと圧力調整室Ｐと、ダイヤフラム１５と共に軸方向に変位するバルブ本体１７と、バルブ本体１７が接離するバルブシート２３とを備え、圧力調整室Ｐ内の流体によるダイヤフラム押圧力が制御圧室Ｃ側からのダイヤフラム押圧力よりも大きいときに、ダイヤフラム１５がバルブ本体１７をリフトさせて流体排出通路２２を開く構成の圧力調整弁であって、バルブシート２３に対するバルブ本体１７のリフト量Ｘが150［μm］よりも小さい範囲では、流体排出通路２２を流れる流体流量Ｑ［リットル／時間］とリフト量Ｘ［μm］との関係が、Ｑ÷Ｘ＜0.46となるように、バルブ本体１７とバルブシート２３との形状、及び流体排出通路２２の径寸法が設定されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイヤフラムに取付けられたバルブ本体をバルブシートに対して変位させる構成の圧力調整弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記した圧力調整弁としては種々のものが提案されている。
例えば、図９に示す特許文献１に記載の圧力調整弁１００は、ダイヤフラム１１１によって仕切られた制御圧室１１２と圧力調整室１１３とを備えている。ダイヤフラム１１１には、そのダイヤフラム１１１が制御圧室１１２と圧力調整室１１３との差圧により変形する際に、共に軸方向に変位するバルブ本体１１５が取付けられている。また、圧力調整室１１３は、その圧力調整室１１３内の流体を排出する流体排出管１１７と連通しており、流体排出管１１７の開口周縁にバルブシート１１６がバルブ本体１１５と同軸に形成されている。
圧力調整室１１３内の流体圧力が上昇して、圧力調整室１１３内の流体のダイヤフラム押圧力が制御圧室１１２側からのダイヤフラム押圧力よりも大きくなると、ダイヤフラム１１１がバルブ本体１１５をバルブシート１１６から離隔する方向（上方）に変位させて流体排出管１１７の開口が開かれる。これによって、圧力調整室１１３内の流体の一部が流体排出管１１７によって排出され、圧力調整室１１３内の流体圧力が低下する方向に調整される。即ち、圧力調整室１１３内の流体圧力は、その流体によるダイヤフラム押圧力が制御圧室１１２からのダイヤフラム押圧力とバランスするように調整される。
【０００３】
【特許文献１】特表平１１−５０１３８８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した圧力調整弁１００では、流体排出管１１７から排出される流体流量が小さい場合、バルブ本体１１５がバルブシート１１６から上方に変位する量（リフト量）は小さくなる。バルブ本体１１５のリフト量が小さいと、流体の流量変化により、バルブ本体１１５がバルブシート１１６に対して短時間内に接離を繰り返し、圧力調整弁１００が振動することがある。
【０００５】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、低流量域においてバルブ本体が流路の開閉を短時間で繰り返すことによる圧力調整弁の振動を防止することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した課題は、各請求項の発明によって解決される。
請求項１の発明は、ダイヤフラムによって仕切られた制御圧室と圧力調整室と、前記ダイヤフラムに取付けられて、そのダイヤフラムが前記制御圧室と圧力調整室との差圧により変形する際に、前記ダイヤフラムと共に軸方向に変位するバルブ本体と、前記圧力調整室内の流体を排出する流体排出通路の開口周縁に形成されており、前記バルブ本体が軸方向に変位することにより、そのバルブ本体が接離するバルブシートとを備え、前記圧力調整室内の流体によるダイヤフラム押圧力が前記制御圧室側からのダイヤフラム押圧力よりも大きいときに、前記ダイヤフラムが前記バルブ本体を前記バルブシートから離隔する方向に変位させて前記流体排出通路の開口を開く構成の圧力調整弁であって、前記バルブシートに対する前記バルブ本体の離隔距離Ｘが150［μm］よりも小さい範囲では、前記流体排出通路を流れる流体流量Ｑ［リットル／時間］と前記離隔距離Ｘ［μm］との関係が、Ｑ÷Ｘ＜0.46となるように、前記バルブ本体と前記バルブシートとの形状、及び前記流体排出通路の径寸法が設定されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明によると、バルブシートに対するバルブ本体の離隔距離Ｘが150［μm］よりも小さい範囲では、流体流量Ｑ［リットル／時間］と前記離隔距離Ｘ［μm］との関係が、Ｑ÷Ｘ＜0.46となるように、バルブ本体とバルブシートとの形状、及び前記流体排出通路の径寸法が設定されている。
例えば、流体流量Ｑが一定のときには、離隔距離Ｘが所定値よりも大きい場合に、上記したＱ÷Ｘ＜0.46の条件を満足する。したがって、流体流量Ｑが小さい場合でも、バルブシートに対するバルブ本体の離隔距離Ｘが比較的大きくなり、前記バルブ本体がバルブシートに対して短時間で接離を繰り返す不具合が起こり難くなる。これにより、圧力調整弁の振動を抑制できる。
なお、バルブ本体の離隔距離Ｘが150［μm］以上である場合には、流体流量Ｑが変動してもバルブ本体がバルブシートに対して短時間で接離することはなく、圧力調整弁の振動はほとんど生じない。
【０００８】
請求項２の発明によると、バルブ本体の突出部がバルブシート側から流体排出通路の内側に入り込んでいることを特徴とする。
このように、バルブ本体の突出部がバルブシート側から流体排出通路の内側に入り込んでいるため、流体排出通路の径寸法が比較的大きな場合でも、流路面積を小さくできる。このため、流体排出通路に所定流量の流体を流す際に、バルブシートに対するバルブ本体の離隔距離を大きく取ることができる。さらに、バルブ本体がバルブシートから離れて、そのバルブ本体の突出部が流体排出通路から抜けた後は、その流体排出通路を流れる流体の流量を増大させることができる。
【０００９】
請求項３の発明によると、バルブシートには、バルブ本体の凸テーパ面が当接可能な凹テーパ面が形成されており、前記バルブシートの軸心に対する凹テーパ面の成す角αと、流体排出通路の径寸法Ｒ１との関係が、Ｒ１＜73×α-0.92となるように設定されていることを特徴とする。
請求項４の発明によると、バルブシートには、バルブ本体の凸球面が当接可能な凹テーパ面が形成されており、バルブシートの軸心に対する凹テーパ面の成す角αと、前記凸球面における前記凹テーパ面との当接部分の直径寸法Ｒ２との関係が、Ｒ２＜75×α-0.95となるように設定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、流体流量が小さい場合にも、バルブシートに対するバルブ本体の離隔距離が比較的大きくなり、バルブ本体がバルブシートに対して短時間で接離を繰り返すことによる振動を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
［実施形態１］
以下、図１から図４に基づいて本発明の実施形態１に係る圧力調整弁の説明を行なう。本実施形態の圧力調整弁は、主として自動車等の燃料供給装置の燃料調圧機構に使用される圧力調整弁であり、図１にその圧力調整弁の縦断面図等が示されている。図２、図３は圧力調整弁のリターン流量と制御圧力等との関係を表すグラフであり、図４は圧力調整弁のリターン流量とバルブ本体のリフト量との関係を表すグラフである。
【００１２】
＜圧力調整弁１０の構成について＞
本実施形態の圧力調整弁１０は、燃料ポンプから吐出された燃料圧力を調整するための弁であり、燃料タンク内の燃料をエンジンのインジェクタ（燃料噴射弁）まで圧送する燃料供給装置に使用されている。
圧力調整弁１０は、図１（Ａ）に示すように、上側ケース１１と下側ケース１２とからなる弁ケース１３を備えている。上側ケース１１は、天井部１１ｕと筒部１１ｔとを備えており、前記筒部１１ｔの下端の開口周縁にフランジ部１１ｆが形成されている。そして、上側ケース１１の天井部１１ｕと筒部１１ｔとにそれぞれ燃料通路１１ｈが形成されている。下側ケース１２は、上から順番に同軸に形成された大径部１２ｒ、中径部１２ｍ、小径部１２ｓを備えており、大径部１２ｒの上端の開口周縁にフランジ部１２ｆが形成されている。また、下側ケース１２の大径部１２ｒと中径部１２ｍとの境界にはリング段差部１２ｄが形成されており、そのリング状段差部１２ｄに燃料流入路１２ｈが形成されている。また、下側ケース１２の小径部１２ｓの先端には、中央に燃料排出口１２ｐが形成されている。
上側ケース１１と下側ケース１２とは、互いのフランジ部１１ｆ，１２ｆの間にダイヤフラム１５の周縁部を挟んで固定した状態で、下側ケース１２のフランジ部１２ｆの周縁が上側ケース１１のフランジ部１１ｆを上から押えるように折り返されている。これにより、弁ケース１３の内部には、ダイヤフラム１５によって仕切られた制御圧室Ｃと圧力調整室Ｐとが形成される。
制御圧室Ｃには、上側ケース１１の燃料通路１１ｈを介して一定圧力の燃料が供給されるようになっている。また、圧力調整室Ｐは、下側ケース１２の燃料流入路１２ｈを介して前記インジェクタに燃料を供給する圧送流路（図示省略）と連通している。
【００１３】
ダイヤフラム１５の中心にはバルブ本体１７が取付けられている。バルブ本体１７は、後記する流体排出管２０の中央流路２２を圧力調整室Ｐ内で開閉する部材であり、ダイヤフラム１５が制御圧室Ｃと圧力調整室Ｐとの差圧により変形する際に、そのダイヤフラム１５と共に軸方向（図１の上下方向）に変位できるように構成されている。バルブ本体１７の先端（図１において下端）には、流体排出管２０の上端に形成されたバルブシート２３に対し、接離可能な円板状の弁体１７ｖが設けられている。
弁ケース１３の圧力調整室Ｐ内、即ち、下側ケース１２内には、ダイヤフラム１５と同軸に上記した流体排出管２０が設けられている。流体排出管２０は、直管状に形成されており、下側ケース１２の中径部１２ｍ内に圧入固定されている。これにより、流体排出管２０の内部軸方向に形成された中央流路２２は下側ケース１２の中径部１２ｍの内部空間、小径部１２ｓの内部空間を介して燃料排出口１２ｐと連通するようになる。前記中央流路２２は、流体排出管２０の上端位置で開口しており、その開口の周縁にバルブ本体１７の弁体１７ｖが当接するバルブシート２３がリング状に形成されている。
【００１４】
バルブシート２３は、図１（Ｂ）に示すように、平面状に形成されており、そのバルブシート２３に合わせて弁体１７ｖの先端面１７ｆも平面状に形成されている。そして、バルブシート２３に対して弁体１７ｖの先端面１７ｆが面接触した状態で（図１（Ｂ）参照）、流体排出管２０の中央流路２２は閉鎖される。また、バルブ本体１７が上方に変位して弁体１７ｖの先端面１７ｆがバルブシート２３から離隔した状態で、流体排出管２０の中央流路２２が開放される。これにより、圧力調整室Ｐ内の燃料の一部は、流体排出管２０の中央流路２２、下側ケース１２の中径部１２ｍの内部空間、小径部１２ｓの内部空間を通って燃料排出口１２ｐから燃料タンク内に戻される。
即ち、流体排出管２０の中央流路２２、下側ケース１２の中径部１２ｍの内部空間、小径部１２ｓの内部空間、及び燃料排出口１２ｐが本発明の流体排出通路に相当する。
また、弁ケース１３の制御圧室Ｃ内には、バルブ本体１７が流体排出管２０の中央流路２２を閉鎖する方向にそのバルブ本体１７を押圧するコイルバネ１９がダイヤフラム１５と同軸状態で収納されている。
以後、本明細書では、バルブシート２３に対する弁体１７ｖの先端面１７ｆの離隔距離をバルブ本体１７のリフト量（リフト量Ｘ）と呼び、バルブシート２３の内径寸法、即ち、流体排出管２０の中央流路２２の内径寸法をシート内径Ｒ１と呼ぶ。また、流体排出管２０の中央流路２２等により燃料タンク内に戻される燃料流量をリターン流量Ｑと呼ぶことにする。
【００１５】
＜圧力調整弁１０の動作について＞
次に、圧力調整弁１０の動作について説明する。
例えば、圧力調整弁１０の制御圧室Ｃ側から燃料がダイヤフラム１５を押圧する力と、圧力調整室Ｐ側から燃料がダイヤフラム１５を押圧する力とがバランスしている状態で、圧力調整室Ｐ内の燃料圧力が低下した場合を考える。即ち、圧力調整室Ｐ内の燃料圧力が低下して、圧力調整室Ｐ側からダイヤフラム１５を押圧する力が制御圧室Ｃ側からダイヤフラム１５を押圧する力よりも小さくなると、ダイヤフラム１５が下方に撓む。これにより、バルブ本体１７の弁体１７ｖがバルブシート２３に当接して流体排出管２０の中央流路２２が塞がれる。この結果、圧力調整室Ｐから燃料の流出が規制されて、圧力調整室Ｐ及びその圧力調整室Ｐと連通する圧送流路（図示省略）の燃料圧力が上昇する。そして、圧力調整室Ｐ側からダイヤフラム１５を押圧する力が制御圧室Ｃ側からダイヤフラム１５を押圧する力を超えると、ダイヤフラム１５が上方に撓み、バルブ本体１７の弁体１７ｖがバルブシート２３から離隔（リフト）して流体排出管２０の中央流路２２が開放される。これにより、圧力調整室Ｐ内の燃料が流体排出管２０、下側ケース１２の中径部１２ｍの内部空間、小径部１２ｓの内部空間を介して燃料排出口１２ｐから燃料タンク内に戻される。この結果、圧力調整室Ｐ、及びその圧力調整室Ｐと連通する流路の燃料圧力が低下する。そして、再び、圧力調整室Ｐ側からダイヤフラム１５を押圧する力が制御圧室Ｃ側からダイヤフラム１５を押圧する力よりも小さくなると、ダイヤフラム１５が下方に撓み、バルブ本体１７により流体排出管２０の中央流路２２が塞がれる。このように、バルブ本体１７による流体排出管２０の中央流路２２の開閉が繰り返されることで、圧力調整室Ｐ、及びその圧力調整室Ｐと連通する圧送流路内の燃料圧力は、制御圧室Ｃ内の燃料圧力値に基づいて所定圧力に調整される。
また、圧力調整弁１０の制御圧室Ｃから燃料が流出して、ダイヤフラム１５が制御圧室Ｃ内のコイルバネ１９の押圧力を受けるようになると、圧力調整室Ｐ内の燃料圧力は制御圧室Ｃ内のコイルバネ１９の押圧力にバランスする圧力まで低下する。
ここで、本実施形態に係る圧力調整弁１０では、圧力調整室Ｐ内の燃料圧力は、一般的に約250ｋＰａ、あるいは300ｋＰａに調整される。
【００１６】
＜圧力調整弁１０のリターン流量と振動発生との関係について＞
図２（Ａ）は、シート内径Ｒ１（流体排出管２０の中央流路２２の内径寸法）を2mmとし、下側ケース１２の燃料排出口１２ｐの内径Ｒｘを1mmに設定した場合のリターン流量Ｑ（流体排出管２０を流れる燃料流量Ｑ）と振動発生との関係を表している。即ち、シート内径Ｒ１が2mm、燃料排出口１２ｐの内径Ｒｘが1mmの場合、圧力調整室Ｐ内の燃料圧力が250ｋＰａ、あるいは300ｋＰａのときに、リターン流量Ｑが約47［リットル／時間］以下で振動が発生している。
ここで、圧力調整弁１０のリターン流量Ｑは、シート内径Ｒ１、燃料排出口１２ｐの内径Ｒｘと、バルブシート２３に対するバルブ本体１７のリフト量Ｘとによって決まる。例えば、シート内径Ｒ１等を小さくすると、バルブシート２３とバルブ本体１７（弁体１７ｖ）との間の流路面積（管状面積）が小さくなり、リターン流量Ｑは小さくなる。逆に、シート内径Ｒ１等を大きくすると、リターン流量Ｑは大きくなる。また、バルブ本体１７のリフト量Ｘが小さくなると、バルブシート２３とバルブ本体１７（弁体１７ｖ）との間の流路面積が小さくなり、リターン流量Ｑは小さくなる。逆に、リフト量Ｘを大きくすると、リターン流量Ｑは大きくなる。このため、リターン流量Ｑが一定の場合には、シート内径Ｒ１等を小さくすることで、バルブ本体１７のリフト量Ｘを大きく設定することができる。
圧力調整弁１０の振動は、リターン流量Ｑの低流量域、即ち、バルブ本体１７のリフト量Ｘが小さいときに、流体の流量変化により、バルブ本体１７がバルブシート２３に対して短時間に接離を繰り返すことにより発生する。このため、リターン流量Ｑが小さいときに、バルブ本体１７のリフト量Ｘを比較的大きく設定すれば、振動を抑制することができる。
ここで、シート内径Ｒ１が2mm、燃料排出口１２ｐの内径Ｒｘが1mmの場合、図２（Ａ）に示すように、リターン流量Ｑが47［リットル／時間］のときのリフト量Ｘは、約105μmである。
【００１７】
図２（Ｂ）は、シート内径Ｒ１を1.5mmとし、燃料排出口１２ｐの内径Ｒｘを2mmに設定した場合、リターン流量Ｑと振動発生との関係を表している。この場合、圧力調整室Ｐ内の燃料圧力が250ｋＰａ、あるいは300ｋＰａのとき、リターン流量Ｑが約53［リットル／時間］（リフト量Ｘ＝約120μm）以下で振動が発生している。
図３（Ａ）は、シート内径Ｒ１を2mmとし、燃料排出口１２ｐの内径Ｒｘを2mmに設定した場合、リターン流量Ｑと振動発生との関係を表している。この場合には、リターン流量Ｑが約87［リットル／時間］（リフト量Ｘ＝約140μm）以下で振動が発生している。
図３（Ｂ）は、シート内径Ｒ１を3mmとし、燃料排出口１２ｐの内径Ｒｘを2mmに設定した場合、リターン流量Ｑと振動発生との関係を表している。この場合には、リターン流量Ｑが約130［リットル／時間］(リフト量Ｘ＝約150μm）以下で振動が発生している。
【００１８】
図４は、図２（Ａ）（Ｂ）、図３（Ａ）（Ｂ）に基づいて作成されたグラフであり、圧力調整室Ｐ内の燃料圧力が250ｋＰａ、あるいは300ｋＰａのときのリターン流量Ｑとバルブ本体１７のリフト量Ｘとの関係、及び振動発生領域を表している。ここで、図中の特性１は、シート内径Ｒ１が2mm、燃料排出口１２ｐの内径Ｒｘが1mmのときのリターン流量Ｑとリフト量Ｘとの関係を表している。特性２は、シート内径Ｒ１が1.5mm、燃料排出口１２ｐの内径Ｒｘが2mmのときのリターン流量Ｑとリフト量Ｘとの関係、特性３は、シート内径Ｒ１が2mm、燃料排出口１２ｐの内径Ｒｘが2mmのときのリターン流量Ｑとリフト量Ｘとの関係を表している。また、特性４は、シート内径Ｒ１が3mm、燃料排出口１２ｐの内径Ｒｘが2mmのときのリターン流量Ｑとリフト量Ｘとの関係を表している。
図４に示すように、リフト量Ｘが150μm以上では、特性１〜特性４のいずれの場合にも、圧力調整弁１０で振動はほとんど発生しない。また、リフト量Ｘが150μmよりも小さい場合であっても、Ｑ＝0.46Ｘの直線を境界にして、リターン流量Ｑが0.46Ｘよりも小さくなる範囲、即ち、Ｑ＜0.46Ｘ（Ｑ÷Ｘ＜0.46）となる範囲で振動はほとんど発生しない。このため、本実施形態に係る圧力調整弁１０では、リフト量Ｘが150μmより小さい場合に、リターン流量Ｑ÷リフト量Ｘ＜0.46となるように、シート内径と燃料排出口１２ｐの内径、及びバルブシート２３とバルブ本体１７の形状が設定されている。
リターン流量Ｑ÷リフト量Ｘ＜0.46を満足する範囲は、Ｑ＝0.46Ｘで表される直線よりも下の範囲（斜線部分の下側）であり、特性１（シート内径Ｒ１が2mm、燃料排出口１２ｐの内径Ｒｘが1mm）、特性２（シート内径Ｒ１が1.5mm、燃料排出口１２ｐの内径Ｒｘが2mm）が条件を満足している。なお、低流量域における振動防止だけを考慮すれば、特性１が有利であるが、リフト量Ｘが150μmより大きい範囲でリターン流量Ｑを大きくしたい場合には特性２が有利である。
【００１９】
＜本実施形態に係る圧力調整弁１０の長所＞
本実施形態に係る圧力調整弁１０によると、バルブシート２３に対するバルブ本体１７のリフト量Ｘが150［μm］よりも小さい範囲では、リターン流量Ｑ［リットル／時間］とリフト量Ｘ［μm］との関係が、Ｑ÷Ｘ＜0.46となるように、バルブ本体２３とバルブシート１７との形状、及びシート内径Ｒ１と燃料排出口１２ｐの内径Ｒｘが設定されている。
例えば、リターン流量Ｑが一定のときには、リフト量Ｘが所定値よりも大きい場合に、上記したＱ÷Ｘ＜0.46の条件を満足する。
したがって、リターン流量Ｑが小さい場合に、バルブシート２３に対するバルブ本体１７のリフト量Ｘを比較的大きくでき、バルブ本体１７がバルブシート２３に対して短時間で接離を繰り返す不具合が起こり難くなる。これにより、圧力調整弁１０の振動を抑制できる。
なお、バルブ本体１７のリフト量Ｘが150［μm］以上である場合には、リターン流量Ｑが変動してもバルブ本体１７がバルブシート２３に対して短時間で接離することはなく、圧力調整弁１０の振動はほとんど生じない。
【００２０】
［実施形態２］
以下、図５、図６に基づいて本発明の実施形態２に係る圧力調整弁４０の説明を行なう。本実施形態に係る圧力調整弁４０は、実施形態１で説明した圧力調整弁１０のバルブ本体１７とバルブシート２３の形状を変更したものであり、その他の構造については実施形態１に係る圧力調整弁１０と同様である。
本実施形態に係る圧力調整弁４０のバルブ本体１７は、弁体１７ｖの先端面に円錐形の凸テーパ部４１（突出部）が形成されている。また、バルブシート２３には、弁体１７ｖの凸テーパ部４１のテーパ面４１ｔが面接触する凹テーパ面２３ｔが形成されている。そして、バルブシート２３の凹テーパ面２３ｔの面取り角度αが30°に設定されている。
ここで、面取り角度α［°］とシート内径Ｒ１［mm］（中央流路２２の内径寸法Ｒ１）とが、Ｒ１＜73×α-0.92 の関係を満足するときに、リターン流量Ｑ［リットル／時間］とリフト量Ｘ［μm］とが、Ｑ÷Ｘ＜0.46の関係を満足するようになる。
図６（Ｂ）は、Ｒ１＝73×α-0.92 のグラフを表しており、斜線部分が
Ｒ１＜73×α-0.92 の関係を満足する範囲を表している。前述のように、面取り角度αが30°であるため、シート内径Ｒ１は、73×α-0.92＝73×30-0.92=3.194よりも小さければ、上記関係を満足する。したがって、図６（Ａ）に示すように、シート内径Ｒ１を3mm、あるいは2mmに設定すれば、圧力調整弁４０の振動はほとんど生じない。
このように、本実施形態に係る圧力調整弁４０によると、弁体１７ｖの凸テーパ部４１がバルブシート２３側から中央流路２２の内側に入り込んでいるため、中央流路２２の径寸法（シート内径）が比較的大きな場合でも、流路面積を小さくできる。このため、リターン流量Ｑが一定のときに、バルブシート２３に対するバルブ本体１７のリフト量Ｘを大きく取ることができる。さらに、バルブ本体１７がバルブシート２３から離れて、そのバルブ本体１７の凸テーパ部４１が凹テーパ面２３ｔ、中央流路２２から抜けた後は、リターン流量Ｑを増大させることができる。
即ち、凹テーパ面２３ｔが本発明の流体排出通路の一部を構成している。
【００２１】
以下、図７、図８に基づいて本発明の実施形態３に係る圧力調整弁５０の説明を行なう。本実施形態に係る圧力調整弁５０は、実施形態２で説明した圧力調整弁４０のバルブ本体１７の形状を変更したものであり、その他の構造については実施形態２に係る圧力調整弁４０と同様である。
本実施形態に係る圧力調整弁５０のバルブ本体１７は、弁体１７ｖの先端面に凸球部５１（突出部）が形成されている。なお、バルブシート２３には、弁体１７ｖの凸球部５１の球面５１ｒが当接する凹テーパ面２３ｔが形成されている。なお、バルブシート２３の凹テーパ面２３ｔの面取り角度αは30°に設定されている。
ここで、弁体１７ｖの球面５１ｒが凹テーパ面２３ｔに当接した状態で、その球面５１ｒの当接部分の直径寸法をＲ２とすると、その直径寸法をＲ２［mm］と面取り角度α［°］とが、Ｒ２＜75×α-0.95 の関係を満足するときに、リターン流量Ｑ［リットル／時間］とリフト量Ｘ［μm］とが、Ｑ÷Ｘ＜0.46の関係を満足するようになる。
図７（Ｃ）は、Ｒ２＝75×α-0.95 のグラフを表しており、斜線部分が
Ｒ２＜75×α-0.95 の関係を満足する範囲を表している。前述のように、面取り角度αが30°であるため、当接部分の直径寸法Ｒ２は、75×α-0.95 ＝75×30-0.95＝2.96よりも小さければ、上記関係を満足する。したがって、図７（Ｂ）に示すように、直径寸法Ｒ２を2.9mm、あるいは2mmに設定すれば、圧力調整弁４０の振動はほとんど生じない。
【００２２】
図８（Ａ）は、弁体１７ｖの球面５１ｒが凹テーパ面２３ｔに当接する位置Ｔ（当接位置Ｔ）をバルブシート２３の上面２３ｕに極力近づけた例を示している。本実施形態に係る圧力調整弁５０では、当接位置Ｔとバルブシート２３の上面２３ｕとの間の距離Ｄ（接触深さＤ）を0〜0.1mmに設定している。これにより、弁体１７ｖのリフト量が150μmより大きいときに、燃料がバルブシート２３の部分を流れ易くなる。即ち、図８（Ｂ）に示すように、接触深さＤが0に近づくにつれて、燃料がバルブシート２３の部分を流れ易くなる。
【００２３】
＜変更例＞
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、実施形態２では、弁体１７ｖの先端の凸テーパ部４１を円錐形に成形する例を示したが、円錐台状に成形することも可能であるし、角錐状、あるいは角錐台状に形成することも可能である。また、バルブシート２３の凹テーパ面２３ｔの面取り角度αを30°に設定する例を示したが、面取り角度αは適宜変更可能である。
また、実施形態３では、バルブシート２３に凹テーパ面２３ｔを形成する例を示したが、実施形態１に示すように、バルブシート２３を平坦に形成してその開口を球面５１ｒで直接的に開閉する構成でも可能である。また、弁体１７ｖの突出部を球面５１ｒで形成する例を示したが、球面５１ｒの代わりに楕円状の面で形成することも可能である。
また、本実施形態では、圧力調整弁を燃料供給装置に使用する例を示したが、圧力調整する流体の種類は適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態１に係る圧力調整弁の縦断面図（Ａ図）、及びＡ図の弁体とバルブシート部分の詳細図である（Ｂ図）。
【図２】圧力調整弁のリターン流量と振動発生等との関係を表すグラフである。
【図３】圧力調整弁のリターン流量と振動発生等との関係を表すグラフである。
【図４】圧力調整弁のリターン流量とバルブ本体のリフト量との関係を表すグラフである。
【図５】本発明の実施形態２に係る圧力調整弁の弁体とバルブシート部分を表す詳細図である（Ａ図、Ｂ図）。
【図６】圧力調整弁のリターン流量とバルブ本体のリフト量との関係を表すグラフ（Ａ図）、及びバルブシートのシート内径と面取り角度との関係を表すグラフ（Ｂ図）である。
【図７】本発明の実施形態３に係る圧力調整弁の弁体とバルブシート部分を表す詳細図（Ａ図）、リターン流量とバルブ本体のリフト量との関係を表すグラフ（Ｂ図）、及びバルブシートの弁体当接部分の直径寸法と面取り角度との関係を表すグラフ（Ｃ図）である。
【図８】本発明の実施形態３に係る圧力調整弁の弁体とバルブシート部分を表す詳細図（Ａ図）、リターン流量とバルブ本体のリフト量との関係を表すグラフ（Ｂ図）である。
【図９】従来の圧力調整弁の縦断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
Ｃ 制御圧室
Ｐ 圧力調整室
１２ｐ 燃料排出口（流体排出通路）
１５ ダイヤフラム
１７ バルブ本体
１７ｖ 弁体
４１ 凸テーパ部（突出部）
５１ 凸球部（突出部）
２０ 流体排出管
２２ 中央流路（流体排出通路）
２３ バルブシート
２３ｔ 凹テーパ面（流体排出通路）
Ｑ リターン流量（流体排出通路を流れる流体流量）
Ｘ リフト量（離隔距離）
α 凹テーパ面の面取り角度（バルブシートに対する凹テーパ面の成す角）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイヤフラムに取付けられたバルブ本体をバルブシートに対して変位させる構成の圧力調整弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記した圧力調整弁としては種々のものが提案されている。
例えば、図９に示す特許文献１に記載の圧力調整弁１００は、ダイヤフラム１１１によって仕切られた制御圧室１１２と圧力調整室１１３とを備えている。ダイヤフラム１１１には、そのダイヤフラム１１１が制御圧室１１２と圧力調整室１１３との差圧により変形する際に、共に軸方向に変位するバルブ本体１１５が取付けられている。また、圧力調整室１１３は、その圧力調整室１１３内の流体を排出する流体排出管１１７と連通しており、流体排出管１１７の開口周縁にバルブシート１１６がバルブ本体１１５と同軸に形成されている。
圧力調整室１１３内の流体圧力が上昇して、圧力調整室１１３内の流体のダイヤフラム押圧力が制御圧室１１２側からのダイヤフラム押圧力よりも大きくなると、ダイヤフラム１１１がバルブ本体１１５をバルブシート１１６から離隔する方向（上方）に変位させて流体排出管１１７の開口が開かれる。これによって、圧力調整室１１３内の流体の一部が流体排出管１１７によって排出され、圧力調整室１１３内の流体圧力が低下する方向に調整される。即ち、圧力調整室１１３内の流体圧力は、その流体によるダイヤフラム押圧力が制御圧室１１２からのダイヤフラム押圧力とバランスするように調整される。
【０００３】
【特許文献１】特表平１１−５０１３８８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した圧力調整弁１００では、流体排出管１１７から排出される流体流量が小さい場合、バルブ本体１１５がバルブシート１１６から上方に変位する量（リフト量）は小さくなる。バルブ本体１１５のリフト量が小さいと、流体の流量変化により、バルブ本体１１５がバルブシート１１６に対して短時間内に接離を繰り返し、圧力調整弁１００が振動することがある。
【０００５】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、低流量域においてバルブ本体が流路の開閉を短時間で繰り返すことによる圧力調整弁の振動を防止することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した課題は、各請求項の発明によって解決される。
請求項１の発明は、ダイヤフラムによって仕切られた制御圧室と圧力調整室と、前記ダイヤフラムに取付けられて、そのダイヤフラムが前記制御圧室と圧力調整室との差圧により変形する際に、前記ダイヤフラムと共に軸方向に変位するバルブ本体と、前記圧力調整室内の流体を排出する流体排出通路の開口周縁に形成されており、前記バルブ本体が軸方向に変位することにより、そのバルブ本体が接離するバルブシートとを備え、前記圧力調整室内の流体によるダイヤフラム押圧力が前記制御圧室側からのダイヤフラム押圧力よりも大きいときに、前記ダイヤフラムが前記バルブ本体を前記バルブシートから離隔する方向に変位させて前記流体排出通路の開口を開く構成の圧力調整弁であって、前記バルブシートに対する前記バルブ本体の離隔距離Ｘが150［μm］よりも小さい範囲では、前記流体排出通路を流れる流体流量Ｑ［リットル／時間］と前記離隔距離Ｘ［μm］との関係が、Ｑ÷Ｘ＜0.46となるように、前記バルブ本体と前記バルブシートとの形状、及び前記流体排出通路の径寸法が設定されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明によると、バルブシートに対するバルブ本体の離隔距離Ｘが150［μm］よりも小さい範囲では、流体流量Ｑ［リットル／時間］と前記離隔距離Ｘ［μm］との関係が、Ｑ÷Ｘ＜0.46となるように、バルブ本体とバルブシートとの形状、及び前記流体排出通路の径寸法が設定されている。
例えば、流体流量Ｑが一定のときには、離隔距離Ｘが所定値よりも大きい場合に、上記したＱ÷Ｘ＜0.46の条件を満足する。したがって、流体流量Ｑが小さい場合でも、バルブシートに対するバルブ本体の離隔距離Ｘが比較的大きくなり、前記バルブ本体がバルブシートに対して短時間で接離を繰り返す不具合が起こり難くなる。これにより、圧力調整弁の振動を抑制できる。
なお、バルブ本体の離隔距離Ｘが150［μm］以上である場合には、流体流量Ｑが変動してもバルブ本体がバルブシートに対して短時間で接離することはなく、圧力調整弁の振動はほとんど生じない。
【０００８】
請求項２の発明によると、バルブ本体の突出部がバルブシート側から流体排出通路の内側に入り込んでいることを特徴とする。
このように、バルブ本体の突出部がバルブシート側から流体排出通路の内側に入り込んでいるため、流体排出通路の径寸法が比較的大きな場合でも、流路面積を小さくできる。このため、流体排出通路に所定流量の流体を流す際に、バルブシートに対するバルブ本体の離隔距離を大きく取ることができる。さらに、バルブ本体がバルブシートから離れて、そのバルブ本体の突出部が流体排出通路から抜けた後は、その流体排出通路を流れる流体の流量を増大させることができる。
【０００９】
請求項３の発明によると、バルブシートには、バルブ本体の凸テーパ面が当接可能な凹テーパ面が形成されており、前記バルブシートの軸心に対する凹テーパ面の成す角αと、流体排出通路の径寸法Ｒ１との関係が、Ｒ１＜73×α-0.92となるように設定されていることを特徴とする。
請求項４の発明によると、バルブシートには、バルブ本体の凸球面が当接可能な凹テーパ面が形成されており、バルブシートの軸心に対する凹テーパ面の成す角αと、前記凸球面における前記凹テーパ面との当接部分の直径寸法Ｒ２との関係が、Ｒ２＜75×α-0.95となるように設定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、流体流量が小さい場合にも、バルブシートに対するバルブ本体の離隔距離が比較的大きくなり、バルブ本体がバルブシートに対して短時間で接離を繰り返すことによる振動を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
［実施形態１］
以下、図１から図４に基づいて本発明の実施形態１に係る圧力調整弁の説明を行なう。本実施形態の圧力調整弁は、主として自動車等の燃料供給装置の燃料調圧機構に使用される圧力調整弁であり、図１にその圧力調整弁の縦断面図等が示されている。図２、図３は圧力調整弁のリターン流量と制御圧力等との関係を表すグラフであり、図４は圧力調整弁のリターン流量とバルブ本体のリフト量との関係を表すグラフである。
【００１２】
＜圧力調整弁１０の構成について＞
本実施形態の圧力調整弁１０は、燃料ポンプから吐出された燃料圧力を調整するための弁であり、燃料タンク内の燃料をエンジンのインジェクタ（燃料噴射弁）まで圧送する燃料供給装置に使用されている。
圧力調整弁１０は、図１（Ａ）に示すように、上側ケース１１と下側ケース１２とからなる弁ケース１３を備えている。上側ケース１１は、天井部１１ｕと筒部１１ｔとを備えており、前記筒部１１ｔの下端の開口周縁にフランジ部１１ｆが形成されている。そして、上側ケース１１の天井部１１ｕと筒部１１ｔとにそれぞれ燃料通路１１ｈが形成されている。下側ケース１２は、上から順番に同軸に形成された大径部１２ｒ、中径部１２ｍ、小径部１２ｓを備えており、大径部１２ｒの上端の開口周縁にフランジ部１２ｆが形成されている。また、下側ケース１２の大径部１２ｒと中径部１２ｍとの境界にはリング段差部１２ｄが形成されており、そのリング状段差部１２ｄに燃料流入路１２ｈが形成されている。また、下側ケース１２の小径部１２ｓの先端には、中央に燃料排出口１２ｐが形成されている。
上側ケース１１と下側ケース１２とは、互いのフランジ部１１ｆ，１２ｆの間にダイヤフラム１５の周縁部を挟んで固定した状態で、下側ケース１２のフランジ部１２ｆの周縁が上側ケース１１のフランジ部１１ｆを上から押えるように折り返されている。これにより、弁ケース１３の内部には、ダイヤフラム１５によって仕切られた制御圧室Ｃと圧力調整室Ｐとが形成される。
制御圧室Ｃには、上側ケース１１の燃料通路１１ｈを介して一定圧力の燃料が供給されるようになっている。また、圧力調整室Ｐは、下側ケース１２の燃料流入路１２ｈを介して前記インジェクタに燃料を供給する圧送流路（図示省略）と連通している。
【００１３】
ダイヤフラム１５の中心にはバルブ本体１７が取付けられている。バルブ本体１７は、後記する流体排出管２０の中央流路２２を圧力調整室Ｐ内で開閉する部材であり、ダイヤフラム１５が制御圧室Ｃと圧力調整室Ｐとの差圧により変形する際に、そのダイヤフラム１５と共に軸方向（図１の上下方向）に変位できるように構成されている。バルブ本体１７の先端（図１において下端）には、流体排出管２０の上端に形成されたバルブシート２３に対し、接離可能な円板状の弁体１７ｖが設けられている。
弁ケース１３の圧力調整室Ｐ内、即ち、下側ケース１２内には、ダイヤフラム１５と同軸に上記した流体排出管２０が設けられている。流体排出管２０は、直管状に形成されており、下側ケース１２の中径部１２ｍ内に圧入固定されている。これにより、流体排出管２０の内部軸方向に形成された中央流路２２は下側ケース１２の中径部１２ｍの内部空間、小径部１２ｓの内部空間を介して燃料排出口１２ｐと連通するようになる。前記中央流路２２は、流体排出管２０の上端位置で開口しており、その開口の周縁にバルブ本体１７の弁体１７ｖが当接するバルブシート２３がリング状に形成されている。
【００１４】
バルブシート２３は、図１（Ｂ）に示すように、平面状に形成されており、そのバルブシート２３に合わせて弁体１７ｖの先端面１７ｆも平面状に形成されている。そして、バルブシート２３に対して弁体１７ｖの先端面１７ｆが面接触した状態で（図１（Ｂ）参照）、流体排出管２０の中央流路２２は閉鎖される。また、バルブ本体１７が上方に変位して弁体１７ｖの先端面１７ｆがバルブシート２３から離隔した状態で、流体排出管２０の中央流路２２が開放される。これにより、圧力調整室Ｐ内の燃料の一部は、流体排出管２０の中央流路２２、下側ケース１２の中径部１２ｍの内部空間、小径部１２ｓの内部空間を通って燃料排出口１２ｐから燃料タンク内に戻される。
即ち、流体排出管２０の中央流路２２、下側ケース１２の中径部１２ｍの内部空間、小径部１２ｓの内部空間、及び燃料排出口１２ｐが本発明の流体排出通路に相当する。
また、弁ケース１３の制御圧室Ｃ内には、バルブ本体１７が流体排出管２０の中央流路２２を閉鎖する方向にそのバルブ本体１７を押圧するコイルバネ１９がダイヤフラム１５と同軸状態で収納されている。
以後、本明細書では、バルブシート２３に対する弁体１７ｖの先端面１７ｆの離隔距離をバルブ本体１７のリフト量（リフト量Ｘ）と呼び、バルブシート２３の内径寸法、即ち、流体排出管２０の中央流路２２の内径寸法をシート内径Ｒ１と呼ぶ。また、流体排出管２０の中央流路２２等により燃料タンク内に戻される燃料流量をリターン流量Ｑと呼ぶことにする。
【００１５】
＜圧力調整弁１０の動作について＞
次に、圧力調整弁１０の動作について説明する。
例えば、圧力調整弁１０の制御圧室Ｃ側から燃料がダイヤフラム１５を押圧する力と、圧力調整室Ｐ側から燃料がダイヤフラム１５を押圧する力とがバランスしている状態で、圧力調整室Ｐ内の燃料圧力が低下した場合を考える。即ち、圧力調整室Ｐ内の燃料圧力が低下して、圧力調整室Ｐ側からダイヤフラム１５を押圧する力が制御圧室Ｃ側からダイヤフラム１５を押圧する力よりも小さくなると、ダイヤフラム１５が下方に撓む。これにより、バルブ本体１７の弁体１７ｖがバルブシート２３に当接して流体排出管２０の中央流路２２が塞がれる。この結果、圧力調整室Ｐから燃料の流出が規制されて、圧力調整室Ｐ及びその圧力調整室Ｐと連通する圧送流路（図示省略）の燃料圧力が上昇する。そして、圧力調整室Ｐ側からダイヤフラム１５を押圧する力が制御圧室Ｃ側からダイヤフラム１５を押圧する力を超えると、ダイヤフラム１５が上方に撓み、バルブ本体１７の弁体１７ｖがバルブシート２３から離隔（リフト）して流体排出管２０の中央流路２２が開放される。これにより、圧力調整室Ｐ内の燃料が流体排出管２０、下側ケース１２の中径部１２ｍの内部空間、小径部１２ｓの内部空間を介して燃料排出口１２ｐから燃料タンク内に戻される。この結果、圧力調整室Ｐ、及びその圧力調整室Ｐと連通する流路の燃料圧力が低下する。そして、再び、圧力調整室Ｐ側からダイヤフラム１５を押圧する力が制御圧室Ｃ側からダイヤフラム１５を押圧する力よりも小さくなると、ダイヤフラム１５が下方に撓み、バルブ本体１７により流体排出管２０の中央流路２２が塞がれる。このように、バルブ本体１７による流体排出管２０の中央流路２２の開閉が繰り返されることで、圧力調整室Ｐ、及びその圧力調整室Ｐと連通する圧送流路内の燃料圧力は、制御圧室Ｃ内の燃料圧力値に基づいて所定圧力に調整される。
また、圧力調整弁１０の制御圧室Ｃから燃料が流出して、ダイヤフラム１５が制御圧室Ｃ内のコイルバネ１９の押圧力を受けるようになると、圧力調整室Ｐ内の燃料圧力は制御圧室Ｃ内のコイルバネ１９の押圧力にバランスする圧力まで低下する。
ここで、本実施形態に係る圧力調整弁１０では、圧力調整室Ｐ内の燃料圧力は、一般的に約250ｋＰａ、あるいは300ｋＰａに調整される。
【００１６】
＜圧力調整弁１０のリターン流量と振動発生との関係について＞
図２（Ａ）は、シート内径Ｒ１（流体排出管２０の中央流路２２の内径寸法）を2mmとし、下側ケース１２の燃料排出口１２ｐの内径Ｒｘを1mmに設定した場合のリターン流量Ｑ（流体排出管２０を流れる燃料流量Ｑ）と振動発生との関係を表している。即ち、シート内径Ｒ１が2mm、燃料排出口１２ｐの内径Ｒｘが1mmの場合、圧力調整室Ｐ内の燃料圧力が250ｋＰａ、あるいは300ｋＰａのときに、リターン流量Ｑが約47［リットル／時間］以下で振動が発生している。
ここで、圧力調整弁１０のリターン流量Ｑは、シート内径Ｒ１、燃料排出口１２ｐの内径Ｒｘと、バルブシート２３に対するバルブ本体１７のリフト量Ｘとによって決まる。例えば、シート内径Ｒ１等を小さくすると、バルブシート２３とバルブ本体１７（弁体１７ｖ）との間の流路面積（管状面積）が小さくなり、リターン流量Ｑは小さくなる。逆に、シート内径Ｒ１等を大きくすると、リターン流量Ｑは大きくなる。また、バルブ本体１７のリフト量Ｘが小さくなると、バルブシート２３とバルブ本体１７（弁体１７ｖ）との間の流路面積が小さくなり、リターン流量Ｑは小さくなる。逆に、リフト量Ｘを大きくすると、リターン流量Ｑは大きくなる。このため、リターン流量Ｑが一定の場合には、シート内径Ｒ１等を小さくすることで、バルブ本体１７のリフト量Ｘを大きく設定することができる。
圧力調整弁１０の振動は、リターン流量Ｑの低流量域、即ち、バルブ本体１７のリフト量Ｘが小さいときに、流体の流量変化により、バルブ本体１７がバルブシート２３に対して短時間に接離を繰り返すことにより発生する。このため、リターン流量Ｑが小さいときに、バルブ本体１７のリフト量Ｘを比較的大きく設定すれば、振動を抑制することができる。
ここで、シート内径Ｒ１が2mm、燃料排出口１２ｐの内径Ｒｘが1mmの場合、図２（Ａ）に示すように、リターン流量Ｑが47［リットル／時間］のときのリフト量Ｘは、約105μmである。
【００１７】
図２（Ｂ）は、シート内径Ｒ１を1.5mmとし、燃料排出口１２ｐの内径Ｒｘを2mmに設定した場合、リターン流量Ｑと振動発生との関係を表している。この場合、圧力調整室Ｐ内の燃料圧力が250ｋＰａ、あるいは300ｋＰａのとき、リターン流量Ｑが約53［リットル／時間］（リフト量Ｘ＝約120μm）以下で振動が発生している。
図３（Ａ）は、シート内径Ｒ１を2mmとし、燃料排出口１２ｐの内径Ｒｘを2mmに設定した場合、リターン流量Ｑと振動発生との関係を表している。この場合には、リターン流量Ｑが約87［リットル／時間］（リフト量Ｘ＝約140μm）以下で振動が発生している。
図３（Ｂ）は、シート内径Ｒ１を3mmとし、燃料排出口１２ｐの内径Ｒｘを2mmに設定した場合、リターン流量Ｑと振動発生との関係を表している。この場合には、リターン流量Ｑが約130［リットル／時間］(リフト量Ｘ＝約150μm）以下で振動が発生している。
【００１８】
図４は、図２（Ａ）（Ｂ）、図３（Ａ）（Ｂ）に基づいて作成されたグラフであり、圧力調整室Ｐ内の燃料圧力が250ｋＰａ、あるいは300ｋＰａのときのリターン流量Ｑとバルブ本体１７のリフト量Ｘとの関係、及び振動発生領域を表している。ここで、図中の特性１は、シート内径Ｒ１が2mm、燃料排出口１２ｐの内径Ｒｘが1mmのときのリターン流量Ｑとリフト量Ｘとの関係を表している。特性２は、シート内径Ｒ１が1.5mm、燃料排出口１２ｐの内径Ｒｘが2mmのときのリターン流量Ｑとリフト量Ｘとの関係、特性３は、シート内径Ｒ１が2mm、燃料排出口１２ｐの内径Ｒｘが2mmのときのリターン流量Ｑとリフト量Ｘとの関係を表している。また、特性４は、シート内径Ｒ１が3mm、燃料排出口１２ｐの内径Ｒｘが2mmのときのリターン流量Ｑとリフト量Ｘとの関係を表している。
図４に示すように、リフト量Ｘが150μm以上では、特性１〜特性４のいずれの場合にも、圧力調整弁１０で振動はほとんど発生しない。また、リフト量Ｘが150μmよりも小さい場合であっても、Ｑ＝0.46Ｘの直線を境界にして、リターン流量Ｑが0.46Ｘよりも小さくなる範囲、即ち、Ｑ＜0.46Ｘ（Ｑ÷Ｘ＜0.46）となる範囲で振動はほとんど発生しない。このため、本実施形態に係る圧力調整弁１０では、リフト量Ｘが150μmより小さい場合に、リターン流量Ｑ÷リフト量Ｘ＜0.46となるように、シート内径と燃料排出口１２ｐの内径、及びバルブシート２３とバルブ本体１７の形状が設定されている。
リターン流量Ｑ÷リフト量Ｘ＜0.46を満足する範囲は、Ｑ＝0.46Ｘで表される直線よりも下の範囲（斜線部分の下側）であり、特性１（シート内径Ｒ１が2mm、燃料排出口１２ｐの内径Ｒｘが1mm）、特性２（シート内径Ｒ１が1.5mm、燃料排出口１２ｐの内径Ｒｘが2mm）が条件を満足している。なお、低流量域における振動防止だけを考慮すれば、特性１が有利であるが、リフト量Ｘが150μmより大きい範囲でリターン流量Ｑを大きくしたい場合には特性２が有利である。
【００１９】
＜本実施形態に係る圧力調整弁１０の長所＞
本実施形態に係る圧力調整弁１０によると、バルブシート２３に対するバルブ本体１７のリフト量Ｘが150［μm］よりも小さい範囲では、リターン流量Ｑ［リットル／時間］とリフト量Ｘ［μm］との関係が、Ｑ÷Ｘ＜0.46となるように、バルブ本体２３とバルブシート１７との形状、及びシート内径Ｒ１と燃料排出口１２ｐの内径Ｒｘが設定されている。
例えば、リターン流量Ｑが一定のときには、リフト量Ｘが所定値よりも大きい場合に、上記したＱ÷Ｘ＜0.46の条件を満足する。
したがって、リターン流量Ｑが小さい場合に、バルブシート２３に対するバルブ本体１７のリフト量Ｘを比較的大きくでき、バルブ本体１７がバルブシート２３に対して短時間で接離を繰り返す不具合が起こり難くなる。これにより、圧力調整弁１０の振動を抑制できる。
なお、バルブ本体１７のリフト量Ｘが150［μm］以上である場合には、リターン流量Ｑが変動してもバルブ本体１７がバルブシート２３に対して短時間で接離することはなく、圧力調整弁１０の振動はほとんど生じない。
【００２０】
［実施形態２］
以下、図５、図６に基づいて本発明の実施形態２に係る圧力調整弁４０の説明を行なう。本実施形態に係る圧力調整弁４０は、実施形態１で説明した圧力調整弁１０のバルブ本体１７とバルブシート２３の形状を変更したものであり、その他の構造については実施形態１に係る圧力調整弁１０と同様である。
本実施形態に係る圧力調整弁４０のバルブ本体１７は、弁体１７ｖの先端面に円錐形の凸テーパ部４１（突出部）が形成されている。また、バルブシート２３には、弁体１７ｖの凸テーパ部４１のテーパ面４１ｔが面接触する凹テーパ面２３ｔが形成されている。そして、バルブシート２３の凹テーパ面２３ｔの面取り角度αが30°に設定されている。
ここで、面取り角度α［°］とシート内径Ｒ１［mm］（中央流路２２の内径寸法Ｒ１）とが、Ｒ１＜73×α-0.92 の関係を満足するときに、リターン流量Ｑ［リットル／時間］とリフト量Ｘ［μm］とが、Ｑ÷Ｘ＜0.46の関係を満足するようになる。
図６（Ｂ）は、Ｒ１＝73×α-0.92 のグラフを表しており、斜線部分が
Ｒ１＜73×α-0.92 の関係を満足する範囲を表している。前述のように、面取り角度αが30°であるため、シート内径Ｒ１は、73×α-0.92＝73×30-0.92=3.194よりも小さければ、上記関係を満足する。したがって、図６（Ａ）に示すように、シート内径Ｒ１を3mm、あるいは2mmに設定すれば、圧力調整弁４０の振動はほとんど生じない。
このように、本実施形態に係る圧力調整弁４０によると、弁体１７ｖの凸テーパ部４１がバルブシート２３側から中央流路２２の内側に入り込んでいるため、中央流路２２の径寸法（シート内径）が比較的大きな場合でも、流路面積を小さくできる。このため、リターン流量Ｑが一定のときに、バルブシート２３に対するバルブ本体１７のリフト量Ｘを大きく取ることができる。さらに、バルブ本体１７がバルブシート２３から離れて、そのバルブ本体１７の凸テーパ部４１が凹テーパ面２３ｔ、中央流路２２から抜けた後は、リターン流量Ｑを増大させることができる。
即ち、凹テーパ面２３ｔが本発明の流体排出通路の一部を構成している。
【００２１】
以下、図７、図８に基づいて本発明の実施形態３に係る圧力調整弁５０の説明を行なう。本実施形態に係る圧力調整弁５０は、実施形態２で説明した圧力調整弁４０のバルブ本体１７の形状を変更したものであり、その他の構造については実施形態２に係る圧力調整弁４０と同様である。
本実施形態に係る圧力調整弁５０のバルブ本体１７は、弁体１７ｖの先端面に凸球部５１（突出部）が形成されている。なお、バルブシート２３には、弁体１７ｖの凸球部５１の球面５１ｒが当接する凹テーパ面２３ｔが形成されている。なお、バルブシート２３の凹テーパ面２３ｔの面取り角度αは30°に設定されている。
ここで、弁体１７ｖの球面５１ｒが凹テーパ面２３ｔに当接した状態で、その球面５１ｒの当接部分の直径寸法をＲ２とすると、その直径寸法をＲ２［mm］と面取り角度α［°］とが、Ｒ２＜75×α-0.95 の関係を満足するときに、リターン流量Ｑ［リットル／時間］とリフト量Ｘ［μm］とが、Ｑ÷Ｘ＜0.46の関係を満足するようになる。
図７（Ｃ）は、Ｒ２＝75×α-0.95 のグラフを表しており、斜線部分が
Ｒ２＜75×α-0.95 の関係を満足する範囲を表している。前述のように、面取り角度αが30°であるため、当接部分の直径寸法Ｒ２は、75×α-0.95 ＝75×30-0.95＝2.96よりも小さければ、上記関係を満足する。したがって、図７（Ｂ）に示すように、直径寸法Ｒ２を2.9mm、あるいは2mmに設定すれば、圧力調整弁４０の振動はほとんど生じない。
【００２２】
図８（Ａ）は、弁体１７ｖの球面５１ｒが凹テーパ面２３ｔに当接する位置Ｔ（当接位置Ｔ）をバルブシート２３の上面２３ｕに極力近づけた例を示している。本実施形態に係る圧力調整弁５０では、当接位置Ｔとバルブシート２３の上面２３ｕとの間の距離Ｄ（接触深さＤ）を0〜0.1mmに設定している。これにより、弁体１７ｖのリフト量が150μmより大きいときに、燃料がバルブシート２３の部分を流れ易くなる。即ち、図８（Ｂ）に示すように、接触深さＤが0に近づくにつれて、燃料がバルブシート２３の部分を流れ易くなる。
【００２３】
＜変更例＞
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、実施形態２では、弁体１７ｖの先端の凸テーパ部４１を円錐形に成形する例を示したが、円錐台状に成形することも可能であるし、角錐状、あるいは角錐台状に形成することも可能である。また、バルブシート２３の凹テーパ面２３ｔの面取り角度αを30°に設定する例を示したが、面取り角度αは適宜変更可能である。
また、実施形態３では、バルブシート２３に凹テーパ面２３ｔを形成する例を示したが、実施形態１に示すように、バルブシート２３を平坦に形成してその開口を球面５１ｒで直接的に開閉する構成でも可能である。また、弁体１７ｖの突出部を球面５１ｒで形成する例を示したが、球面５１ｒの代わりに楕円状の面で形成することも可能である。
また、本実施形態では、圧力調整弁を燃料供給装置に使用する例を示したが、圧力調整する流体の種類は適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態１に係る圧力調整弁の縦断面図（Ａ図）、及びＡ図の弁体とバルブシート部分の詳細図である（Ｂ図）。
【図２】圧力調整弁のリターン流量と振動発生等との関係を表すグラフである。
【図３】圧力調整弁のリターン流量と振動発生等との関係を表すグラフである。
【図４】圧力調整弁のリターン流量とバルブ本体のリフト量との関係を表すグラフである。
【図５】本発明の実施形態２に係る圧力調整弁の弁体とバルブシート部分を表す詳細図である（Ａ図、Ｂ図）。
【図６】圧力調整弁のリターン流量とバルブ本体のリフト量との関係を表すグラフ（Ａ図）、及びバルブシートのシート内径と面取り角度との関係を表すグラフ（Ｂ図）である。
【図７】本発明の実施形態３に係る圧力調整弁の弁体とバルブシート部分を表す詳細図（Ａ図）、リターン流量とバルブ本体のリフト量との関係を表すグラフ（Ｂ図）、及びバルブシートの弁体当接部分の直径寸法と面取り角度との関係を表すグラフ（Ｃ図）である。
【図８】本発明の実施形態３に係る圧力調整弁の弁体とバルブシート部分を表す詳細図（Ａ図）、リターン流量とバルブ本体のリフト量との関係を表すグラフ（Ｂ図）である。
【図９】従来の圧力調整弁の縦断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
Ｃ 制御圧室
Ｐ 圧力調整室
１２ｐ 燃料排出口（流体排出通路）
１５ ダイヤフラム
１７ バルブ本体
１７ｖ 弁体
４１ 凸テーパ部（突出部）
５１ 凸球部（突出部）
２０ 流体排出管
２２ 中央流路（流体排出通路）
２３ バルブシート
２３ｔ 凹テーパ面（流体排出通路）
Ｑ リターン流量（流体排出通路を流れる流体流量）
Ｘ リフト量（離隔距離）
α 凹テーパ面の面取り角度（バルブシートに対する凹テーパ面の成す角）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイヤフラムによって仕切られた制御圧室と圧力調整室と、前記ダイヤフラムに取付けられて、そのダイヤフラムが前記制御圧室と圧力調整室との差圧により変形する際に、前記ダイヤフラムと共に軸方向に変位するバルブ本体と、前記圧力調整室内の流体を排出する流体排出通路の開口周縁に形成されており、前記バルブ本体が軸方向に変位することにより、そのバルブ本体が接離するバルブシートとを備え、前記圧力調整室内の流体によるダイヤフラム押圧力が前記制御圧室側からのダイヤフラム押圧力よりも大きいときに、前記ダイヤフラムが前記バルブ本体を前記バルブシートから離隔する方向に変位させて前記流体排出通路の開口を開く構成の圧力調整弁であって、
前記バルブシートに対する前記バルブ本体の離隔距離Ｘが150［μm］よりも小さい範囲では、前記流体排出通路を流れる流体流量Ｑ［リットル／時間］と前記離隔距離Ｘ［μm］との関係が、
Ｑ÷Ｘ＜0.46
となるように、前記バルブ本体と前記バルブシートとの形状、及び前記流体排出通路の径寸法が設定されていることを特徴とする圧力調整弁。
【請求項２】
請求項１に記載された圧力調整弁であって、
バルブ本体の突出部がバルブシート側から流体排出通路の内側に入り込んでいることを特徴とする圧力調整弁。
【請求項３】
請求項２に記載された圧力調整弁であって、
バルブシートには、バルブ本体の凸テーパ面が当接可能な凹テーパ面が形成されており、
前記バルブシートの軸心に対する凹テーパ面の成す角αと、流体排出通路の径寸法Ｒ１との関係が、
Ｒ１＜73×α-0.92
となるように設定されていることを特徴とする圧力調整弁。
【請求項４】
請求項２に記載された圧力調整弁であって、
バルブシートには、バルブ本体の凸球面が当接可能な凹テーパ面が形成されており、
前記バルブシートの軸心に対する凹テーパ面の成す角αと、前記凸球面における前記凹テーパ面との当接部分の直径寸法Ｒ２との関係が、
Ｒ２＜75×α-0.95
となるように設定されていることを特徴とする圧力調整弁。
【請求項１】
ダイヤフラムによって仕切られた制御圧室と圧力調整室と、前記ダイヤフラムに取付けられて、そのダイヤフラムが前記制御圧室と圧力調整室との差圧により変形する際に、前記ダイヤフラムと共に軸方向に変位するバルブ本体と、前記圧力調整室内の流体を排出する流体排出通路の開口周縁に形成されており、前記バルブ本体が軸方向に変位することにより、そのバルブ本体が接離するバルブシートとを備え、前記圧力調整室内の流体によるダイヤフラム押圧力が前記制御圧室側からのダイヤフラム押圧力よりも大きいときに、前記ダイヤフラムが前記バルブ本体を前記バルブシートから離隔する方向に変位させて前記流体排出通路の開口を開く構成の圧力調整弁であって、
前記バルブシートに対する前記バルブ本体の離隔距離Ｘが150［μm］よりも小さい範囲では、前記流体排出通路を流れる流体流量Ｑ［リットル／時間］と前記離隔距離Ｘ［μm］との関係が、
Ｑ÷Ｘ＜0.46
となるように、前記バルブ本体と前記バルブシートとの形状、及び前記流体排出通路の径寸法が設定されていることを特徴とする圧力調整弁。
【請求項２】
請求項１に記載された圧力調整弁であって、
バルブ本体の突出部がバルブシート側から流体排出通路の内側に入り込んでいることを特徴とする圧力調整弁。
【請求項３】
請求項２に記載された圧力調整弁であって、
バルブシートには、バルブ本体の凸テーパ面が当接可能な凹テーパ面が形成されており、
前記バルブシートの軸心に対する凹テーパ面の成す角αと、流体排出通路の径寸法Ｒ１との関係が、
Ｒ１＜73×α-0.92
となるように設定されていることを特徴とする圧力調整弁。
【請求項４】
請求項２に記載された圧力調整弁であって、
バルブシートには、バルブ本体の凸球面が当接可能な凹テーパ面が形成されており、
前記バルブシートの軸心に対する凹テーパ面の成す角αと、前記凸球面における前記凹テーパ面との当接部分の直径寸法Ｒ２との関係が、
Ｒ２＜75×α-0.95
となるように設定されていることを特徴とする圧力調整弁。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−５７７２１（Ｐ２００８−５７７２１Ａ）
【公開日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２３７５３６（Ｐ２００６−２３７５３６）
【出願日】平成１８年９月１日（２００６．９．１）
【出願人】（０００１１６５７４）愛三工業株式会社 (1,018)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月１日（２００６．９．１）
【出願人】（０００１１６５７４）愛三工業株式会社 (1,018)
【Ｆターム（参考）】
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