流体制御弁装置
【課題】高精度な駆動を長期に亘り維持可能な流体制御弁装置を提供する。
【解決手段】ハウジング２０は、流体通路２００および弁座部２４２を有している。弁部材３０の当接部３２は、軸部３１の一端に設けられ、弁座部２４２から離間または当接することで流体通路２００の流体の流れを許容または遮断する。可動コア４０は、軸部３１の他端に軸部３１と同軸に設けられている。固定コア５０は、筒部（第１筒部５１、第２筒部５２および第３筒部５３）、および、軸部３１の軸方向の途中と摺接可能で、かつ、弁部材３０を軸方向に往復移動可能に支持するシール部３７を有している。コイル６０は、電力が供給されることにより可動コア４０および固定コア５０に磁気回路を形成することで可動コア４０を弁部材３０の開弁方向に吸引する。可動コア４０は、軸方向の途中から両端へ向かうに従い外径が小さくなるよう形成されている。
【解決手段】ハウジング２０は、流体通路２００および弁座部２４２を有している。弁部材３０の当接部３２は、軸部３１の一端に設けられ、弁座部２４２から離間または当接することで流体通路２００の流体の流れを許容または遮断する。可動コア４０は、軸部３１の他端に軸部３１と同軸に設けられている。固定コア５０は、筒部（第１筒部５１、第２筒部５２および第３筒部５３）、および、軸部３１の軸方向の途中と摺接可能で、かつ、弁部材３０を軸方向に往復移動可能に支持するシール部３７を有している。コイル６０は、電力が供給されることにより可動コア４０および固定コア５０に磁気回路を形成することで可動コア４０を弁部材３０の開弁方向に吸引する。可動コア４０は、軸方向の途中から両端へ向かうに従い外径が小さくなるよう形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁駆動の流体制御弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、弁部材に取り付けられた可動コアを磁気吸引力により吸引することで弁部材を開弁する流体制御弁装置が知られている。特許文献１に開示された流体制御弁装置では、可動コアは、円筒状に形成され、弁部材の一端に設けられている。また、可動コアの径方向外側に設けられた固定コアは、弁部材を軸方向に往復移動可能に支持する支持部を有している。支持部は、弁部材の軸方向の途中と摺接可能である。また、可動コアの外壁と固定コアの内壁とのクリアランスを小さくするため、可動コアの外壁または固定コアの内壁の少なくとも一方にめっきが施されている。
【０００３】
ところで、特許文献１の流体制御弁装置を例えば内燃機関に設置および固定する場合、内燃機関の運転時の振動に伴い流体制御弁装置全体が振動する。この振動が継続すると、弁部材と一体の可動コアが、支持部を支点とし、自転しながら回転軸が円を描くように振れる運動、すなわち歳差運動（「すりこぎ運動」ともいう）をすることがある。可動コアが歳差運動をするとき、可動コアの端部の外壁のうち一部（角部）のみが固定コアの内壁に摺接しながら移動する。このとき、可動コアと固定コアとの当接面積は小さいため、可動コアの外壁には大きな面圧が作用する。特に弁部材が閉弁しているときは、支持部と可動コアとの距離が開弁時よりも大きいため、可動コアの外壁にはより大きな面圧が作用することとなる。そのため、可動コアの外壁、または、当該外壁に施されためっきの局所的な摩耗が促進されるおそれがある。
【０００４】
また、特許文献１の流体制御弁装置では、可動コアの外壁と固定コアの内壁とのクリアランスが小さく設定されているため、可動コアの作動等により生じた摩耗粉が前記クリアランスに詰まりやすい。摩耗粉がクリアランスに詰まると、可動コアの作動不良や放熱性の悪化を招くおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３４０２１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、高精度な駆動を長期に亘り維持可能な流体制御弁装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、ハウジングと弁部材と可動コアと固定コアとコイルとを備えている。ハウジングは、流体が流れる流体通路を有し、当該流体通路の途中に弁座部を形成している。弁部材は、軸部および当接部を有する。当接部は、軸部の一端に設けられ、ハウジングの弁座部に当接可能である。弁部材は、当接部が弁座部から離間し開弁することで流体通路の流体の流れを許容し、当接部が弁座部に当接し閉弁することで流体通路の流体の流れを遮断する。可動コアは、弁部材の軸部の他端に軸部と同軸に設けられている。固定コアは、可動コアの径方向外側に設けられる筒部、および、弁部材の軸部の軸方向の途中と摺接可能で、かつ、弁部材を軸方向に往復移動可能に支持する支持部を有している。コイルは、固定コアの筒部の径方向外側に設けられ、電力が供給されることにより可動コアおよび固定コアに磁気回路を形成することで可動コアを弁部材の開弁方向に吸引する。
【０００８】
そして、本発明では、可動コアは、軸方向の途中から両端へ向かうに従い外径が小さくなるよう形成されている。これにより、可動コアの外壁と固定コアの内壁との間に形成されるクリアランスを、可動コアの軸方向の途中から両端へ向かうに従い大きくすることができる。そのため、流体制御弁装置が例えば振動体に設置および固定される場合において、振動体の振動により可動コアが歳差運動をしたとしても、可動コアの外壁が固定コアの内壁に衝突あるいは当接することが抑制される。また、可動コアの歳差運動により仮に可動コアの外壁が固定コアの内壁に衝突あるいは当接したとしても、このときの可動コアと固定コアとの当接面積は大きいため可動コアの外壁に作用する面圧を小さくすることができる。これにより、可動コアの衝突時の衝撃音の発生を抑制することができるとともに、可動コアの外壁の局所的な摩耗を低減することができる。
【０００９】
また、上述のように、可動コアの外壁と固定コアの内壁との間のクリアランスは、可動コアの軸方向の途中から両端へ向かうに従い大きくなるよう形成されている。そのため、可動コアの作動等により生じた摩耗粉が前記クリアランスに詰まることが抑制される。これにより、可動コアの作動不良や放熱性の悪化を抑制することができる。
したがって、流体制御弁装置の高精度な駆動を長期に亘り維持することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、可動コアは、弁部材の軸部に接続する底部を有する有底筒状に形成されている。すなわち、可動コアは、中央部がくり抜かれた形状に形成され、質量が低減されている。これにより、可動コアが固定コアに摺接しながら歳差運動をする場合の可動コアと固定コアとの間のＰＶ値（可動コアが固定コアから受ける面圧Ｐと可動コアの回転速度Ｖとの積）を小さくすることができる。その結果、可動コアの外壁の摩耗を低減する効果をより高めることができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、可動コアの外壁には、フッ素樹脂によるコーティング、または、めっきが施されている。これにより、可動コアの外壁の摩耗をより低減することができる。
また、フッ素樹脂によるコーティング、または、めっきの膜厚を適宜調整することにより、可動コアの外壁と固定コアの内壁との間のクリアランスを小さくできる。そのため、可動コアが固定コアに衝突した場合の衝撃音の発生をより抑制することができる。さらに、可動コアの径方向に作用するサイドフォース（磁気吸引力）を低減することができるため、可動コアの応答性を高めることができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明では、可動コアまたは固定コアの一方は、他方側へ突出する突出部を有している。また、可動コアまたは固定コアの他方は、前記突出部を収容するとともに固定コアまたは可動コアの軸方向に延びるようにして形成される溝を有している。この構成では、前記突出部が前記溝に係止されることにより、可動コアが回転することが防止される。したがって、可動コアが固定コアに摺接しながら回転することに起因する可動コアの外壁の摩耗を防ぐことができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明では、ハウジングは、振動体に固定される被固定部を有している。前記被固定部は、可動コアの軸を含む仮想平面でハウジングを分断した場合の片側の領域に設けられている。つまり、ハウジングの被固定部が振動体に固定されたとき、流体制御弁装置は、可動コアの軸から所定の距離離れた特定の箇所を振動体によって片持ち支持された状態となる。この状態では、振動体の振動が流体制御弁装置に伝達したとき、流体制御弁装置が可動コアの軸方向に振動するため、可動コアが歳差運動することが抑制される。したがって、可動コアが固定コアに摺接しながら回転することに起因する可動コアの外壁の摩耗をより低減することができる。
【００１４】
請求項６に記載の発明では、前記振動体は内燃機関である。本発明は、流体制御弁装置の具体的な固定先（設置箇所）を例示するものである。上述のように本発明では、可動コアが歳差運動し固定コアに摺接しながら回転することに起因する可動コアの外壁の摩耗を抑制可能である。よって、本発明は、内燃機関に設置する流体制御弁装置に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態による流体制御弁装置を示す断面図。
【図２】本発明の第１実施形態による流体制御弁装置の可動コアを示す断面図。
【図３】本発明の第１実施形態による流体制御弁装置の可動コア近傍を示す断面図であって、（Ａ）は流体制御弁装置が振動していないときの図、（Ｂ）は流体制御弁装置が振動しているときの図。
【図４】（Ａ）は本発明の第１実施形態による流体制御弁装置の第２ハウジングを示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）の矢印Ｂ方向から見た図。
【図５】（Ａ）は本発明の第２実施形態による流体制御弁装置の可動コア近傍を示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図。
【図６】（Ａ）は本発明の第３実施形態による流体制御弁装置の第２ハウジングを示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）の矢印Ｂ方向から見た図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において、実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による流体制御弁装置、および、その一部を図１〜４に示す。
【００１７】
流体制御弁装置１０は、例えば車両の内燃機関（以下、「エンジン」という）に設置および固定される。流体制御弁装置１０は、エンジンからの排気が流れる排気通路に、流体としての空気を送り込むことにより、エンジン始動直後の排気中の未燃成分を燃焼させて排気の温度を上昇させ、排気浄化の触媒を素早く加熱して活性化させるのに用いられる。ここで、流体制御弁装置１０は、排気通路に送り込む空気の断続を制御するよう作動する。なお、流体制御弁装置１０が設置および固定されるエンジンは、運転中、振動する。よって、エンジンは、特許請求の範囲における「振動体」に対応する。
【００１８】
図１に示すように、流体制御弁装置１０は、ハウジング２０、弁部材３０、可動コア４０、固定コア５０およびコイル６０等を備えている。
ハウジング２０は、例えば金属により形成されている。ハウジング２０は、第１ハウジング２１と第２ハウジング２２とからなる。第１ハウジング２１は、有底筒状に形成され、略円筒状の筒部２３、当該筒部２３の一端を塞ぐ底部２４、および、筒部２３の底部２４近傍から径方向外側へ延びる通路筒部２５を有している。通路筒部２５の内側の空間（以下、「内側空間」という）２５１は、筒部２３の内側空間２３１に連通している。底部２４には、内側空間２３１と、底部２４の筒部２３とは反対側と、を連通する穴２４１が形成されている。底部２４の筒部２３とは反対側の面の、穴２４１の外周には、環状の弁座部２４２が形成されている。
【００１９】
第２ハウジング２２は、図１および４に示すように、有底箱状に形成されている。第２ハウジング２２は、筒状の側壁２６、および、当該側壁２６の一端を塞ぐ底部２７を有している。第２ハウジング２２は、側壁２６の底部２７とは反対側の端部開口が、第１ハウジング２１の底部２４側の面に当接するよう第１ハウジング２１に接合している。第１ハウジング２１と第２ハウジング２２とは、ボルト１０１により締結されている。
【００２０】
図４に示すように、第２ハウジング２２は、本実施形態では、３つの被固定部２８を有している。被固定部２８は、側壁２６または底部２７から延びるようにして形成されている。３つの被固定部２８は、図４（Ａ）に示すように、可動コア４０の軸Ａｘを含む仮想平面ＰＬで第２ハウジング２２を分断した場合、一方（片側）の領域に１つ、他方の領域に２つとなるよう設けられている。被固定部２８は、３つのボルト１０２により、エンジンの一部を構成する部材１０３に固定される。これにより、流体制御弁装置１０はエンジンに設置および固定される。
【００２１】
図１に示すように、第２ハウジング２２の側壁２６には、側壁２６の内側空間２６１と側壁２６の外側とを連通する穴２６２が形成されている。これにより、通路筒部２５の筒部２３とは反対側の端部開口２５２は、内側空間２５１、内側空間２３１、穴２４１および内側空間２６１を経由して穴２６２に連通している。
【００２２】
第１ハウジング２１の内側空間２３１には、後述する固定コア５０が収容されている。これにより、ハウジング２０と固定コア５０との間に流体通路２００が形成されている。流体通路２００は、端部開口２５２、内側空間２５１、内側空間２３１の一部、穴２４１、内側空間２６１および穴２６２を含む。空気等の流体は、流体通路２００の端部開口２５２と穴２６２との間を流通可能である。
また、第２ハウジング２２の穴２６２には図示しない配管の一端が接続され、当該配管の他端は図示しない排気管に接続される。これにより、流体制御弁装置１０の流体通路２００は、配管内の通路を経由して排気通路に連通する。
【００２３】
弁部材３０は、軸部３１および当接部３２を有している。軸部３１は、例えば金属により棒状に形成されている。軸部３１は、大径部３３、小径部３４および加締め部３５を軸方向にこの順で有している。小径部３４は、大径部３３より外径が小さく形成されている。これにより、小径部３４と大径部３３との間に段差部が形成されている。
【００２４】
当接部３２は、軸部３１の一端、すなわち大径部３３の小径部３４とは反対側の端部に設けられている。当接部３２は、円板部３６およびシール部３７からなる。円板部３６は、軸部３１の一端から径方向外側へ略円板状に拡がるよう軸部３１と一体に形成されている。シール部３７は、例えばゴムにより環状に形成され、円板部３６の外縁部を覆うようにして設けられている。弁部材３０は、当接部３２のシール部３７がハウジング２０の弁座部２４２に当接可能なよう筒部２３の内側に設けられている。
上記構成により、弁部材３０は、当接部３２（シール部３７）が弁座部２４２から離間し開弁することで流体通路２００の流体の流れを許容し、当接部３２が弁座部２４２に当接し閉弁することで流体通路２００の流体の流れを遮断することが可能である。
【００２５】
なお、本実施形態では、第１ハウジング２１と第２ハウジング２２との間に逆止弁部７０が設けられている。逆止弁部７０は、板部材７１、逆止弁７２および規制部材７３等を有している。板部材７１は、第１ハウジング２１と第２ハウジング２２との間に挟み込まれるようにして設けられている。板部材７１は、例えば金属により形成され、第２ハウジング２２の側壁２６の底部２７とは反対側の開口を塞いでいる。板部材７１は、自身を板厚方向に貫く穴７５を中央部に有している。逆止弁７２は、金属により薄板状に形成されている。逆止弁７２は、板部材７１の穴７５を、底部２７側から塞ぐようにして設けられている。規制部材７３は、金属により板状に形成され、逆止弁７２の底部２７側に設けられている。逆止弁７２および規制部材７３は、外縁部の所定の箇所をボルト７４により板部材７１に固定されている。これにより、逆止弁７２は、底部２７とは反対側の圧力が高まると、変形することにより穴７５を開く（開弁する）。一方、逆止弁７２は、底部２７側の圧力が高まると、穴７５を塞ぐ（閉弁する）。規制部材７３は、逆止弁７２が開弁するときの過剰な変形を規制する。この構成により、逆止弁部７０は、流体通路２００において端部開口２５２から穴２６２側へ向かう流体の流れを許容し、穴２６２から端部開口２５２側へ向かう流体の流れを遮断する。
【００２６】
可動コア４０は、磁性材により形成されている。可動コア４０は、本実施形態では、有底筒状に形成されている。すなわち、可動コア４０は、中央部がくり抜かれた形状に形成され、質量が低減されている。可動コア４０は、略円筒状の筒部４１、および、当該筒部４１の一端を塞ぐ底部４２を有している。底部４２には、可動コア４０の軸を中心とする穴４３が形成されている。
【００２７】
可動コア４０は、底部４２の穴４３に弁部材３０の小径部３４が挿通されるようにして、軸部３１の他端に設けられている。ここで、可動コア４０の底部４２は、小径部３４と大径部３３との間の段差部に係止されている。可動コア４０の当接部３２とは反対側には、板部材１１が設けられている。板部材１１は、中央に形成された穴に弁部材３０の加締め部３５が挿通されるとともに、可動コア４０の筒部４１の底部４２とは反対側の端面に当接している。この状態で加締め部３５が加締められることにより、可動コア４０は、大径部３３（段差部）と板部材１１との間に保持された状態となる。
【００２８】
固定コア５０は、第１筒部５１、第２筒部５２、第３筒部５３および板部５４等を有している。第１筒部５１、第２筒部５２、第３筒部５３および板部５４は、磁性材により形成されている。第２筒部５２は、第１筒部５１と第３筒部５３とを接続している。第２筒部５２は、第１筒部５１および第３筒部５３よりも肉厚が小さく形成されている。ここで、第１筒部５１、第２筒部５２および第３筒部５３は、特許請求の範囲における「筒部」に対応している。
【００２９】
板部５４は、第３筒部５３の第２筒部５２とは反対側の端部を塞ぐとともに、当該端部から径方向外側へ拡がるようにして形成されている。板部５４の中央には穴５６が形成され、当該穴５６に環状のシール部材５７が設けられている。
弁部材３０は、軸部３１がシール部材５７の内側に挿通されるようにして筒部２３の内側に設けられている。シール部材５７の内縁部は、弁部材３０の大径部３３の外壁に当接している。そのため、弁部材３０は、大径部３３がシール部材５７と摺接しながら軸方向に往復移動可能である。弁部材３０が往復移動するとき、固定コア５０の板部５４は、シール部材５７を介して弁部材３０を支持している。すなわち、板部５４およびシール部材５７は、特許請求の範囲における「支持部」に対応している。なお、シール部材５７により、流体通路２００内の異物等が第１筒部５１、第２筒部５２および第３筒部５３の内側に侵入することが防止される。
【００３０】
板部５４と可動コア４０との間には、シール部材５７と当接するようにして樹脂製の筒部材１２が設けられている。筒部材１２の内側には、弁部材３０の大径部３３が挿通されている。また、板部５４と可動コア４０との間には、筒部材１２と可動コア４０とに当接するようにして付勢部材１３が設けられている。付勢部材１３は、コイルスプリングであり、内側に筒部材１２および大径部３３が挿通されている。付勢部材１３は、可動コア４０を弁部材３０の閉弁方向に付勢している。
【００３１】
コイル６０は、樹脂製のボビン６１と巻線６２とからなり、固定コア５０の第１筒部５１、第２筒部５２および第３筒部５３の径方向外側に設けられている。固定コア５０およびコイル６０の径方向外側には、磁性部材により形成されたヨーク１４が設けられている。ヨーク１４は、コイル６０を覆うようにして設けられ、端部が第１筒部５１および板部５４に当接している。
【００３２】
コイル６０には、図示しない電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）の指令により電力が供給される。巻線６２に接続するターミナル１５を経由してコイル６０に電力が供給されると、コイル６０の周囲に磁場が生じ、可動コア４０、固定コア５０およびヨーク１４に磁気回路が形成されることで磁気吸引力が発生する。これにより、可動コア４０は、付勢部材１３の付勢力に抗して弁部材３０の開弁方向に吸引される。可動コア４０が弁部材３０の開弁方向に吸引されて移動すると、弁部材３０の当接部３２が弁座部２４２から離間し開弁する。開弁時、コイル６０への電力の供給が停止されると上記磁気吸引力が消滅し、可動コア４０は、付勢部材１３の付勢力により弁部材３０の閉弁方向に移動する。これにより、弁部材３０の当接部３２が弁座部２４２に当接し閉弁する。このように、ＥＣＵは、コイル６０へ供給する電力を調節することにより、弁部材３０の開弁および閉弁に関する作動を制御可能である。
【００３３】
なお、コイル６０に電力が供給されていないとき、すなわち閉弁状態のとき、可動コア４０は、概ね第１筒部５１および第２筒部５２の内側に位置している。また、コイル６０に電力が供給されることで可動コア４０が弁部材３０の開弁方向に移動すると、可動コア４０は、筒部材１２に当接する。これにより、可動コア４０および弁部材３０の開弁方向への過剰な移動が規制される。よって、本実施形態では、閉弁状態のときの可動コア４０と筒部材１２との距離が弁部材３０の最大リフト量である。
【００３４】
次に、可動コア４０について、より詳細に説明する。
図２に示すように、可動コア４０は、外壁としての第１テーパ面４４および第２テーパ面４５を有している。第１テーパ面４４は、可動コア４０の軸方向の途中（図２に示す位置Ｍ）から底部４２とは反対側へ向かうに従い軸Ａｘに対し傾斜して近づくようテーパ状に形成されている。一方、第２テーパ面４５は、可動コア４０の軸方向の途中（位置Ｍ）から底部４２側へ向かうに従い軸Ａｘに対し傾斜して近づくようテーパ状に形成されている。すなわち、可動コア４０は、軸方向の途中（位置Ｍ）から両端へ向かうに従い外径が小さくなるよう形成されている。つまり、可動コア４０の外径は、第１テーパ面４４と第２テーパ面４５との境界に対応する位置Ｍが最大である。なお、本実施形態では、位置Ｍは、可動コア４０の軸方向の両端面の略中間に設定されている。このように、可動コア４０は、外形が略そろばん型に形成されている。
【００３５】
上記構成の可動コア４０を固定コア５０の内側に配置すると、図３（Ａ）に示すように、可動コア４０の外壁と固定コア５０の内壁との間に形成されるクリアランスは、可動コア４０の軸方向の途中から両端へ向かうに従い大きくなる。すなわち、第１テーパ面４４と固定コア５０の内壁との間のクリアランスＣＬ１は、可動コア４０の軸方向の途中から板部材１１側へ向かうに従い大きくなるよう形成される。また、第２テーパ面４５と固定コア５０の内壁との間のクリアランスＣＬ２は、可動コア４０の軸方向の途中から底部４２側へ向かうに従い大きくなるよう形成される。
また、本実施形態では、可動コア４０の外壁には、フッ素樹脂によるコーティングが所定の膜厚で施されている。
【００３６】
次に、流体制御弁装置１０がエンジンに設置および固定された状態での可動コア４０の挙動について、図３に基づき説明する。
図３（Ａ）はエンジンが運転していないときの可動コア４０の状態を示し、図３（Ｂ）はエンジンが運転しているときの可動コア４０の状態を示している。なお、図３（Ａ）および（Ｂ）に示す状態のとき、コイル６０には電力は供給されておらず、弁部材３０は閉弁している。
【００３７】
エンジンが運転していないとき、エンジンは振動しないため、エンジンに設置された流体制御弁装置１０も振動しない。よって、このとき、可動コア４０は、軸が固定コア５０の軸と概ね一致し静止した状態である（図３（Ａ）参照）。
エンジンが運転しているとき、エンジンが振動するため、エンジンに設置された流体制御弁装置１０も振動する。この振動が継続すると、弁部材３０と一体の可動コア４０が、シール部５７（「支持部」）を支点とし、自転しながら回転軸（軸Ａｘ）が円を描くように振れる運動、すなわち歳差運動をする場合がある。本実施形態では、可動コア４０は、外形が略そろばん型に形成されているため、歳差運動をするとき、第１テーパ面４４（位置Ｍから一方の端部にかけて）および第２テーパ面４５（位置Ｍから他方の端部にかけて）が固定コア５０の内壁に摺接しながら移動する（図３（Ｂ）参照）。このとき、可動コア４０と固定コア５０との当接面積は比較的大きいため、可動コア４０の外壁（第１テーパ面４４および第２テーパ面４５）に作用する面圧は小さい。
【００３８】
以上説明したように、本実施形態では、可動コア４０は、軸方向の途中（位置Ｍ）から両端へ向かうに従い外径が小さくなるよう形成されている。これにより、可動コア４０の外壁（第１テーパ面４４および第２テーパ面４５）と固定コア５０の内壁との間に形成されるクリアランス（ＣＬ１、ＣＬ２）を、可動コア４０の軸方向の途中から両端へ向かうに従い大きくすることができる。そのため、流体制御弁装置１０が例えば振動体としてのエンジンに設置および固定される場合において、エンジンの振動により可動コア４０が歳差運動をしたとしても、可動コア４０の外壁が固定コア５０の内壁に衝突あるいは当接することが抑制される。また、可動コア４０の歳差運動により仮に可動コア４０の外壁が固定コア５０の内壁に衝突あるいは当接したとしても、このときの可動コア４０と固定コア５０との当接面積は大きいため可動コア４０の外壁に作用する面圧を小さくすることができる。これにより、可動コア４０の衝突時の衝撃音の発生を抑制することができるとともに、可動コア４０の外壁の局所的な摩耗を低減することができる。
【００３９】
また、上述のように、可動コア４０の外壁と固定コア５０の内壁との間のクリアランス（ＣＬ１、ＣＬ２）は、可動コア４０の軸方向の途中から両端へ向かうに従い大きくなるよう形成されている。そのため、可動コア４０の作動等により生じた摩耗粉が前記クリアランス（ＣＬ１、ＣＬ２）に詰まることが抑制される。これにより、可動コア４０の作動不良や放熱性の悪化を抑制することができる。
したがって、流体制御弁装置１０の高精度な駆動を長期に亘り維持することができる。
【００４０】
また、本実施形態では、可動コア４０は、弁部材３０の軸部３１に接続する底部４２を有する有底筒状に形成されている。すなわち、可動コア４０は、中央部がくり抜かれた形状に形成され、質量が低減されている。これにより、可動コア４０が固定コア５０に摺接しながら歳差運動をする場合の可動コア４０と固定コア５０との間のＰＶ値（可動コア４０が固定コア５０から受ける面圧Ｐと可動コア４０の回転速度Ｖとの積）を小さくすることができる。その結果、可動コア４０の外壁の摩耗を低減する効果をより高めることができる。
また、本実施形態では、可動コア４０の外壁には、フッ素樹脂によるコーティングが施されている。これにより、可動コア４０の外壁の摩耗をより低減することができる。
【００４１】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による流体制御弁装置の一部を図５に示す。第２実施形態では、可動コアに設けられる板部材および固定コアの内壁の形状が第１実施形態と異なる。
【００４２】
図５（Ａ）および（Ｂ）に示すように、第２実施形態では、板部材１１は、径方向外側へ突出する突出部１６を有している。一方、固定コア５０の第１筒部５１の第２筒部とは反対側端部の内壁には、第１筒部５１の軸方向に延びる溝５５が形成されている。溝５５は、板部材１１の突出部１６を収容可能に形成されている。すなわち、可動コア４０は、固定コア５０側へ突出する突出部１６を有している。
【００４３】
この構成では、可動コア４０は、突出部１６が溝５５に収容された状態で、板部材１１とともに軸方向へ往復移動可能である。また、突出部１６が溝５５に係止されることにより、可動コア４０は、回転（自転）することが防止される。すなわち、突出部１６および溝５５は、可動コア４０の回り止めとして機能する。
第２実施形態では、上述した構成以外の構成は、第１実施形態と同様である。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態では、可動コア４０は、固定コア５０側へ突出する突出部１６を有している。また、固定コア５０は、突出部１６を収容するとともに固定コア５０の軸方向に延びるようにして形成される溝５５を有している。この構成では、突出部１６が溝５５に係止されることにより、可動コア４０が回転することが防止される。したがって、可動コア４０が固定コア５０に摺接しながら回転することに起因する可動コア４０の外壁の摩耗を防ぐことができる。
【００４５】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による流体制御弁装置の一部を図６に示す。第３実施形態では、第２ハウジングの形状が第１実施形態と異なる。
【００４６】
図６に示すように、第３実施形態では、第２ハウジング８２は、２つの被固定部８８を有している。２つの被固定部８８は、図６（Ａ）に示すように、可動コア４０の軸Ａｘを含む仮想平面ＰＬで第２ハウジング８２を分断した場合の片側の領域に設けられている。被固定部８８は、２つのボルト１０４により、エンジンの一部を構成する部材１０５に固定される。これにより、流体制御弁装置はエンジンに設置および固定される。また、第２ハウジング８２の穴８６２には図示しない配管の一端が接続され、当該配管の他端は図示しない排気管に接続される。
第３実施形態では、上述した構成以外の構成は、第１実施形態と同様である。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態では、第２ハウジング８２は、エンジンに固定される被固定部８８を２つ有している。被固定部８８は、側壁８６に形成されている。被固定部８８は、可動コア４０の軸Ａｘを含む仮想平面ＰＬで第２ハウジング８２を分断した場合の片側の領域に設けられている。つまり、第２ハウジング８２の被固定部８８がエンジンに固定されたとき、流体制御弁装置は、可動コア４０の軸Ａｘから所定の距離離れた特定の箇所をエンジンによって片持ち支持された状態となる。この状態では、エンジンの振動が流体制御弁装置に伝達したとき、流体制御弁装置が可動コア４０の軸方向に振動するため、可動コア４０が歳差運動することが抑制される。したがって、可動コア４０が固定コア５０に摺接しながら回転することに起因する可動コア４０の外壁の摩耗をより低減することができる。
【００４８】
（他の実施形態）
本発明の他の実施形態では、第２実施形態と第３実施形態とを組み合わせた構成としてもよい。すなわち、可動コア側に突出部が形成され、固定コア側に前記突出部を収容する溝が形成され、第２ハウジングが２つの被固定部（可動コアの軸を含む仮想平面で第２ハウジングを分断した場合の片側の領域に配置）を有する構成である。
【００４９】
また、本発明の他の実施形態では、固定コア側に突出部を形成し、可動コア側に前記突出部を収容する溝を形成することにより、可動コアの回り止めを構成することとしてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、可動コアの第１テーパ面および第２テーパ面の軸方向の長さは、それぞれどのように設定されていてもよい。また、可動コアの軸に対する第１テーパ面および第２テーパ面の傾斜角度も、それぞれどのように設定されていてもよい。また、可動コアは、第１テーパ面と第２テーパ面との境界部分を面取りした形状としてもよい。さらに、第１テーパ面および第２テーパ面は、可動コアの軸を含む仮想平面による断面の形状が、軸方向へ向かうに従い湾曲するよう形成されていてもよい。すなわち、可動コアは、外形が略樽型に形成されていてもよい。
【００５０】
上述の実施形態では、可動コアが有底筒状に形成される例、すなわち中央部がくり抜かれたような形状に形成される例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、可動コアは、外形が上述のように略そろばん型または略樽型に形成されていれば、中実の略円筒状に形成されていてもよい。
また、上述の実施形態では、可動コアの外壁に、フッ素樹脂によるコーティングを施す例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、可動コアの外壁に、フッ素樹脂によるコーティングの代わりにめっきを施すこととしてもよい。
【００５１】
また、フッ素樹脂によるコーティング、または、めっきの膜厚を適宜調整することにより、可動コアの外壁と固定コアの内壁との間のクリアランスをより小さくしてもよい。この場合、可動コアが固定コアに衝突した場合の衝撃音の発生をより抑制することができる。さらに、この場合、可動コアの径方向に作用するサイドフォース（磁気吸引力）を低減することができるため、可動コアの応答性を高めることができる。
また、本発明の他の実施形態では、可動コアの外壁には、フッ素樹脂によるコーティング、または、めっきのいずれも施さない構成としてもよい。
【００５２】
本発明の流体制御弁装置は、エンジンに限らず、どのような部材、装置または場所に設置および固定してもよい。また、本発明の流体制御弁装置は、空気に限らず、他の流体（液体等）の流れを制御するのに用いてもよい。
このように、本発明は、上記実施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で種々の実施形態に適用可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１０ ・・・・流体制御弁装置
２０ ・・・・ハウジング
２４２ ・・・弁座部
３０ ・・・・弁部材
３１ ・・・・軸部
３２ ・・・・当接部
４０ ・・・・可動コア
５０ ・・・・固定コア
５１ ・・・・第１筒部（筒部）
５２ ・・・・第２筒部（筒部）
５３ ・・・・第３筒部（筒部）
５４ ・・・・板部（支持部）
５７ ・・・・シール部（支持部）
６０ ・・・・コイル
２００ ・・・流体通路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁駆動の流体制御弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、弁部材に取り付けられた可動コアを磁気吸引力により吸引することで弁部材を開弁する流体制御弁装置が知られている。特許文献１に開示された流体制御弁装置では、可動コアは、円筒状に形成され、弁部材の一端に設けられている。また、可動コアの径方向外側に設けられた固定コアは、弁部材を軸方向に往復移動可能に支持する支持部を有している。支持部は、弁部材の軸方向の途中と摺接可能である。また、可動コアの外壁と固定コアの内壁とのクリアランスを小さくするため、可動コアの外壁または固定コアの内壁の少なくとも一方にめっきが施されている。
【０００３】
ところで、特許文献１の流体制御弁装置を例えば内燃機関に設置および固定する場合、内燃機関の運転時の振動に伴い流体制御弁装置全体が振動する。この振動が継続すると、弁部材と一体の可動コアが、支持部を支点とし、自転しながら回転軸が円を描くように振れる運動、すなわち歳差運動（「すりこぎ運動」ともいう）をすることがある。可動コアが歳差運動をするとき、可動コアの端部の外壁のうち一部（角部）のみが固定コアの内壁に摺接しながら移動する。このとき、可動コアと固定コアとの当接面積は小さいため、可動コアの外壁には大きな面圧が作用する。特に弁部材が閉弁しているときは、支持部と可動コアとの距離が開弁時よりも大きいため、可動コアの外壁にはより大きな面圧が作用することとなる。そのため、可動コアの外壁、または、当該外壁に施されためっきの局所的な摩耗が促進されるおそれがある。
【０００４】
また、特許文献１の流体制御弁装置では、可動コアの外壁と固定コアの内壁とのクリアランスが小さく設定されているため、可動コアの作動等により生じた摩耗粉が前記クリアランスに詰まりやすい。摩耗粉がクリアランスに詰まると、可動コアの作動不良や放熱性の悪化を招くおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３４０２１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、高精度な駆動を長期に亘り維持可能な流体制御弁装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、ハウジングと弁部材と可動コアと固定コアとコイルとを備えている。ハウジングは、流体が流れる流体通路を有し、当該流体通路の途中に弁座部を形成している。弁部材は、軸部および当接部を有する。当接部は、軸部の一端に設けられ、ハウジングの弁座部に当接可能である。弁部材は、当接部が弁座部から離間し開弁することで流体通路の流体の流れを許容し、当接部が弁座部に当接し閉弁することで流体通路の流体の流れを遮断する。可動コアは、弁部材の軸部の他端に軸部と同軸に設けられている。固定コアは、可動コアの径方向外側に設けられる筒部、および、弁部材の軸部の軸方向の途中と摺接可能で、かつ、弁部材を軸方向に往復移動可能に支持する支持部を有している。コイルは、固定コアの筒部の径方向外側に設けられ、電力が供給されることにより可動コアおよび固定コアに磁気回路を形成することで可動コアを弁部材の開弁方向に吸引する。
【０００８】
そして、本発明では、可動コアは、軸方向の途中から両端へ向かうに従い外径が小さくなるよう形成されている。これにより、可動コアの外壁と固定コアの内壁との間に形成されるクリアランスを、可動コアの軸方向の途中から両端へ向かうに従い大きくすることができる。そのため、流体制御弁装置が例えば振動体に設置および固定される場合において、振動体の振動により可動コアが歳差運動をしたとしても、可動コアの外壁が固定コアの内壁に衝突あるいは当接することが抑制される。また、可動コアの歳差運動により仮に可動コアの外壁が固定コアの内壁に衝突あるいは当接したとしても、このときの可動コアと固定コアとの当接面積は大きいため可動コアの外壁に作用する面圧を小さくすることができる。これにより、可動コアの衝突時の衝撃音の発生を抑制することができるとともに、可動コアの外壁の局所的な摩耗を低減することができる。
【０００９】
また、上述のように、可動コアの外壁と固定コアの内壁との間のクリアランスは、可動コアの軸方向の途中から両端へ向かうに従い大きくなるよう形成されている。そのため、可動コアの作動等により生じた摩耗粉が前記クリアランスに詰まることが抑制される。これにより、可動コアの作動不良や放熱性の悪化を抑制することができる。
したがって、流体制御弁装置の高精度な駆動を長期に亘り維持することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、可動コアは、弁部材の軸部に接続する底部を有する有底筒状に形成されている。すなわち、可動コアは、中央部がくり抜かれた形状に形成され、質量が低減されている。これにより、可動コアが固定コアに摺接しながら歳差運動をする場合の可動コアと固定コアとの間のＰＶ値（可動コアが固定コアから受ける面圧Ｐと可動コアの回転速度Ｖとの積）を小さくすることができる。その結果、可動コアの外壁の摩耗を低減する効果をより高めることができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、可動コアの外壁には、フッ素樹脂によるコーティング、または、めっきが施されている。これにより、可動コアの外壁の摩耗をより低減することができる。
また、フッ素樹脂によるコーティング、または、めっきの膜厚を適宜調整することにより、可動コアの外壁と固定コアの内壁との間のクリアランスを小さくできる。そのため、可動コアが固定コアに衝突した場合の衝撃音の発生をより抑制することができる。さらに、可動コアの径方向に作用するサイドフォース（磁気吸引力）を低減することができるため、可動コアの応答性を高めることができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明では、可動コアまたは固定コアの一方は、他方側へ突出する突出部を有している。また、可動コアまたは固定コアの他方は、前記突出部を収容するとともに固定コアまたは可動コアの軸方向に延びるようにして形成される溝を有している。この構成では、前記突出部が前記溝に係止されることにより、可動コアが回転することが防止される。したがって、可動コアが固定コアに摺接しながら回転することに起因する可動コアの外壁の摩耗を防ぐことができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明では、ハウジングは、振動体に固定される被固定部を有している。前記被固定部は、可動コアの軸を含む仮想平面でハウジングを分断した場合の片側の領域に設けられている。つまり、ハウジングの被固定部が振動体に固定されたとき、流体制御弁装置は、可動コアの軸から所定の距離離れた特定の箇所を振動体によって片持ち支持された状態となる。この状態では、振動体の振動が流体制御弁装置に伝達したとき、流体制御弁装置が可動コアの軸方向に振動するため、可動コアが歳差運動することが抑制される。したがって、可動コアが固定コアに摺接しながら回転することに起因する可動コアの外壁の摩耗をより低減することができる。
【００１４】
請求項６に記載の発明では、前記振動体は内燃機関である。本発明は、流体制御弁装置の具体的な固定先（設置箇所）を例示するものである。上述のように本発明では、可動コアが歳差運動し固定コアに摺接しながら回転することに起因する可動コアの外壁の摩耗を抑制可能である。よって、本発明は、内燃機関に設置する流体制御弁装置に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態による流体制御弁装置を示す断面図。
【図２】本発明の第１実施形態による流体制御弁装置の可動コアを示す断面図。
【図３】本発明の第１実施形態による流体制御弁装置の可動コア近傍を示す断面図であって、（Ａ）は流体制御弁装置が振動していないときの図、（Ｂ）は流体制御弁装置が振動しているときの図。
【図４】（Ａ）は本発明の第１実施形態による流体制御弁装置の第２ハウジングを示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）の矢印Ｂ方向から見た図。
【図５】（Ａ）は本発明の第２実施形態による流体制御弁装置の可動コア近傍を示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図。
【図６】（Ａ）は本発明の第３実施形態による流体制御弁装置の第２ハウジングを示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）の矢印Ｂ方向から見た図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において、実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による流体制御弁装置、および、その一部を図１〜４に示す。
【００１７】
流体制御弁装置１０は、例えば車両の内燃機関（以下、「エンジン」という）に設置および固定される。流体制御弁装置１０は、エンジンからの排気が流れる排気通路に、流体としての空気を送り込むことにより、エンジン始動直後の排気中の未燃成分を燃焼させて排気の温度を上昇させ、排気浄化の触媒を素早く加熱して活性化させるのに用いられる。ここで、流体制御弁装置１０は、排気通路に送り込む空気の断続を制御するよう作動する。なお、流体制御弁装置１０が設置および固定されるエンジンは、運転中、振動する。よって、エンジンは、特許請求の範囲における「振動体」に対応する。
【００１８】
図１に示すように、流体制御弁装置１０は、ハウジング２０、弁部材３０、可動コア４０、固定コア５０およびコイル６０等を備えている。
ハウジング２０は、例えば金属により形成されている。ハウジング２０は、第１ハウジング２１と第２ハウジング２２とからなる。第１ハウジング２１は、有底筒状に形成され、略円筒状の筒部２３、当該筒部２３の一端を塞ぐ底部２４、および、筒部２３の底部２４近傍から径方向外側へ延びる通路筒部２５を有している。通路筒部２５の内側の空間（以下、「内側空間」という）２５１は、筒部２３の内側空間２３１に連通している。底部２４には、内側空間２３１と、底部２４の筒部２３とは反対側と、を連通する穴２４１が形成されている。底部２４の筒部２３とは反対側の面の、穴２４１の外周には、環状の弁座部２４２が形成されている。
【００１９】
第２ハウジング２２は、図１および４に示すように、有底箱状に形成されている。第２ハウジング２２は、筒状の側壁２６、および、当該側壁２６の一端を塞ぐ底部２７を有している。第２ハウジング２２は、側壁２６の底部２７とは反対側の端部開口が、第１ハウジング２１の底部２４側の面に当接するよう第１ハウジング２１に接合している。第１ハウジング２１と第２ハウジング２２とは、ボルト１０１により締結されている。
【００２０】
図４に示すように、第２ハウジング２２は、本実施形態では、３つの被固定部２８を有している。被固定部２８は、側壁２６または底部２７から延びるようにして形成されている。３つの被固定部２８は、図４（Ａ）に示すように、可動コア４０の軸Ａｘを含む仮想平面ＰＬで第２ハウジング２２を分断した場合、一方（片側）の領域に１つ、他方の領域に２つとなるよう設けられている。被固定部２８は、３つのボルト１０２により、エンジンの一部を構成する部材１０３に固定される。これにより、流体制御弁装置１０はエンジンに設置および固定される。
【００２１】
図１に示すように、第２ハウジング２２の側壁２６には、側壁２６の内側空間２６１と側壁２６の外側とを連通する穴２６２が形成されている。これにより、通路筒部２５の筒部２３とは反対側の端部開口２５２は、内側空間２５１、内側空間２３１、穴２４１および内側空間２６１を経由して穴２６２に連通している。
【００２２】
第１ハウジング２１の内側空間２３１には、後述する固定コア５０が収容されている。これにより、ハウジング２０と固定コア５０との間に流体通路２００が形成されている。流体通路２００は、端部開口２５２、内側空間２５１、内側空間２３１の一部、穴２４１、内側空間２６１および穴２６２を含む。空気等の流体は、流体通路２００の端部開口２５２と穴２６２との間を流通可能である。
また、第２ハウジング２２の穴２６２には図示しない配管の一端が接続され、当該配管の他端は図示しない排気管に接続される。これにより、流体制御弁装置１０の流体通路２００は、配管内の通路を経由して排気通路に連通する。
【００２３】
弁部材３０は、軸部３１および当接部３２を有している。軸部３１は、例えば金属により棒状に形成されている。軸部３１は、大径部３３、小径部３４および加締め部３５を軸方向にこの順で有している。小径部３４は、大径部３３より外径が小さく形成されている。これにより、小径部３４と大径部３３との間に段差部が形成されている。
【００２４】
当接部３２は、軸部３１の一端、すなわち大径部３３の小径部３４とは反対側の端部に設けられている。当接部３２は、円板部３６およびシール部３７からなる。円板部３６は、軸部３１の一端から径方向外側へ略円板状に拡がるよう軸部３１と一体に形成されている。シール部３７は、例えばゴムにより環状に形成され、円板部３６の外縁部を覆うようにして設けられている。弁部材３０は、当接部３２のシール部３７がハウジング２０の弁座部２４２に当接可能なよう筒部２３の内側に設けられている。
上記構成により、弁部材３０は、当接部３２（シール部３７）が弁座部２４２から離間し開弁することで流体通路２００の流体の流れを許容し、当接部３２が弁座部２４２に当接し閉弁することで流体通路２００の流体の流れを遮断することが可能である。
【００２５】
なお、本実施形態では、第１ハウジング２１と第２ハウジング２２との間に逆止弁部７０が設けられている。逆止弁部７０は、板部材７１、逆止弁７２および規制部材７３等を有している。板部材７１は、第１ハウジング２１と第２ハウジング２２との間に挟み込まれるようにして設けられている。板部材７１は、例えば金属により形成され、第２ハウジング２２の側壁２６の底部２７とは反対側の開口を塞いでいる。板部材７１は、自身を板厚方向に貫く穴７５を中央部に有している。逆止弁７２は、金属により薄板状に形成されている。逆止弁７２は、板部材７１の穴７５を、底部２７側から塞ぐようにして設けられている。規制部材７３は、金属により板状に形成され、逆止弁７２の底部２７側に設けられている。逆止弁７２および規制部材７３は、外縁部の所定の箇所をボルト７４により板部材７１に固定されている。これにより、逆止弁７２は、底部２７とは反対側の圧力が高まると、変形することにより穴７５を開く（開弁する）。一方、逆止弁７２は、底部２７側の圧力が高まると、穴７５を塞ぐ（閉弁する）。規制部材７３は、逆止弁７２が開弁するときの過剰な変形を規制する。この構成により、逆止弁部７０は、流体通路２００において端部開口２５２から穴２６２側へ向かう流体の流れを許容し、穴２６２から端部開口２５２側へ向かう流体の流れを遮断する。
【００２６】
可動コア４０は、磁性材により形成されている。可動コア４０は、本実施形態では、有底筒状に形成されている。すなわち、可動コア４０は、中央部がくり抜かれた形状に形成され、質量が低減されている。可動コア４０は、略円筒状の筒部４１、および、当該筒部４１の一端を塞ぐ底部４２を有している。底部４２には、可動コア４０の軸を中心とする穴４３が形成されている。
【００２７】
可動コア４０は、底部４２の穴４３に弁部材３０の小径部３４が挿通されるようにして、軸部３１の他端に設けられている。ここで、可動コア４０の底部４２は、小径部３４と大径部３３との間の段差部に係止されている。可動コア４０の当接部３２とは反対側には、板部材１１が設けられている。板部材１１は、中央に形成された穴に弁部材３０の加締め部３５が挿通されるとともに、可動コア４０の筒部４１の底部４２とは反対側の端面に当接している。この状態で加締め部３５が加締められることにより、可動コア４０は、大径部３３（段差部）と板部材１１との間に保持された状態となる。
【００２８】
固定コア５０は、第１筒部５１、第２筒部５２、第３筒部５３および板部５４等を有している。第１筒部５１、第２筒部５２、第３筒部５３および板部５４は、磁性材により形成されている。第２筒部５２は、第１筒部５１と第３筒部５３とを接続している。第２筒部５２は、第１筒部５１および第３筒部５３よりも肉厚が小さく形成されている。ここで、第１筒部５１、第２筒部５２および第３筒部５３は、特許請求の範囲における「筒部」に対応している。
【００２９】
板部５４は、第３筒部５３の第２筒部５２とは反対側の端部を塞ぐとともに、当該端部から径方向外側へ拡がるようにして形成されている。板部５４の中央には穴５６が形成され、当該穴５６に環状のシール部材５７が設けられている。
弁部材３０は、軸部３１がシール部材５７の内側に挿通されるようにして筒部２３の内側に設けられている。シール部材５７の内縁部は、弁部材３０の大径部３３の外壁に当接している。そのため、弁部材３０は、大径部３３がシール部材５７と摺接しながら軸方向に往復移動可能である。弁部材３０が往復移動するとき、固定コア５０の板部５４は、シール部材５７を介して弁部材３０を支持している。すなわち、板部５４およびシール部材５７は、特許請求の範囲における「支持部」に対応している。なお、シール部材５７により、流体通路２００内の異物等が第１筒部５１、第２筒部５２および第３筒部５３の内側に侵入することが防止される。
【００３０】
板部５４と可動コア４０との間には、シール部材５７と当接するようにして樹脂製の筒部材１２が設けられている。筒部材１２の内側には、弁部材３０の大径部３３が挿通されている。また、板部５４と可動コア４０との間には、筒部材１２と可動コア４０とに当接するようにして付勢部材１３が設けられている。付勢部材１３は、コイルスプリングであり、内側に筒部材１２および大径部３３が挿通されている。付勢部材１３は、可動コア４０を弁部材３０の閉弁方向に付勢している。
【００３１】
コイル６０は、樹脂製のボビン６１と巻線６２とからなり、固定コア５０の第１筒部５１、第２筒部５２および第３筒部５３の径方向外側に設けられている。固定コア５０およびコイル６０の径方向外側には、磁性部材により形成されたヨーク１４が設けられている。ヨーク１４は、コイル６０を覆うようにして設けられ、端部が第１筒部５１および板部５４に当接している。
【００３２】
コイル６０には、図示しない電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）の指令により電力が供給される。巻線６２に接続するターミナル１５を経由してコイル６０に電力が供給されると、コイル６０の周囲に磁場が生じ、可動コア４０、固定コア５０およびヨーク１４に磁気回路が形成されることで磁気吸引力が発生する。これにより、可動コア４０は、付勢部材１３の付勢力に抗して弁部材３０の開弁方向に吸引される。可動コア４０が弁部材３０の開弁方向に吸引されて移動すると、弁部材３０の当接部３２が弁座部２４２から離間し開弁する。開弁時、コイル６０への電力の供給が停止されると上記磁気吸引力が消滅し、可動コア４０は、付勢部材１３の付勢力により弁部材３０の閉弁方向に移動する。これにより、弁部材３０の当接部３２が弁座部２４２に当接し閉弁する。このように、ＥＣＵは、コイル６０へ供給する電力を調節することにより、弁部材３０の開弁および閉弁に関する作動を制御可能である。
【００３３】
なお、コイル６０に電力が供給されていないとき、すなわち閉弁状態のとき、可動コア４０は、概ね第１筒部５１および第２筒部５２の内側に位置している。また、コイル６０に電力が供給されることで可動コア４０が弁部材３０の開弁方向に移動すると、可動コア４０は、筒部材１２に当接する。これにより、可動コア４０および弁部材３０の開弁方向への過剰な移動が規制される。よって、本実施形態では、閉弁状態のときの可動コア４０と筒部材１２との距離が弁部材３０の最大リフト量である。
【００３４】
次に、可動コア４０について、より詳細に説明する。
図２に示すように、可動コア４０は、外壁としての第１テーパ面４４および第２テーパ面４５を有している。第１テーパ面４４は、可動コア４０の軸方向の途中（図２に示す位置Ｍ）から底部４２とは反対側へ向かうに従い軸Ａｘに対し傾斜して近づくようテーパ状に形成されている。一方、第２テーパ面４５は、可動コア４０の軸方向の途中（位置Ｍ）から底部４２側へ向かうに従い軸Ａｘに対し傾斜して近づくようテーパ状に形成されている。すなわち、可動コア４０は、軸方向の途中（位置Ｍ）から両端へ向かうに従い外径が小さくなるよう形成されている。つまり、可動コア４０の外径は、第１テーパ面４４と第２テーパ面４５との境界に対応する位置Ｍが最大である。なお、本実施形態では、位置Ｍは、可動コア４０の軸方向の両端面の略中間に設定されている。このように、可動コア４０は、外形が略そろばん型に形成されている。
【００３５】
上記構成の可動コア４０を固定コア５０の内側に配置すると、図３（Ａ）に示すように、可動コア４０の外壁と固定コア５０の内壁との間に形成されるクリアランスは、可動コア４０の軸方向の途中から両端へ向かうに従い大きくなる。すなわち、第１テーパ面４４と固定コア５０の内壁との間のクリアランスＣＬ１は、可動コア４０の軸方向の途中から板部材１１側へ向かうに従い大きくなるよう形成される。また、第２テーパ面４５と固定コア５０の内壁との間のクリアランスＣＬ２は、可動コア４０の軸方向の途中から底部４２側へ向かうに従い大きくなるよう形成される。
また、本実施形態では、可動コア４０の外壁には、フッ素樹脂によるコーティングが所定の膜厚で施されている。
【００３６】
次に、流体制御弁装置１０がエンジンに設置および固定された状態での可動コア４０の挙動について、図３に基づき説明する。
図３（Ａ）はエンジンが運転していないときの可動コア４０の状態を示し、図３（Ｂ）はエンジンが運転しているときの可動コア４０の状態を示している。なお、図３（Ａ）および（Ｂ）に示す状態のとき、コイル６０には電力は供給されておらず、弁部材３０は閉弁している。
【００３７】
エンジンが運転していないとき、エンジンは振動しないため、エンジンに設置された流体制御弁装置１０も振動しない。よって、このとき、可動コア４０は、軸が固定コア５０の軸と概ね一致し静止した状態である（図３（Ａ）参照）。
エンジンが運転しているとき、エンジンが振動するため、エンジンに設置された流体制御弁装置１０も振動する。この振動が継続すると、弁部材３０と一体の可動コア４０が、シール部５７（「支持部」）を支点とし、自転しながら回転軸（軸Ａｘ）が円を描くように振れる運動、すなわち歳差運動をする場合がある。本実施形態では、可動コア４０は、外形が略そろばん型に形成されているため、歳差運動をするとき、第１テーパ面４４（位置Ｍから一方の端部にかけて）および第２テーパ面４５（位置Ｍから他方の端部にかけて）が固定コア５０の内壁に摺接しながら移動する（図３（Ｂ）参照）。このとき、可動コア４０と固定コア５０との当接面積は比較的大きいため、可動コア４０の外壁（第１テーパ面４４および第２テーパ面４５）に作用する面圧は小さい。
【００３８】
以上説明したように、本実施形態では、可動コア４０は、軸方向の途中（位置Ｍ）から両端へ向かうに従い外径が小さくなるよう形成されている。これにより、可動コア４０の外壁（第１テーパ面４４および第２テーパ面４５）と固定コア５０の内壁との間に形成されるクリアランス（ＣＬ１、ＣＬ２）を、可動コア４０の軸方向の途中から両端へ向かうに従い大きくすることができる。そのため、流体制御弁装置１０が例えば振動体としてのエンジンに設置および固定される場合において、エンジンの振動により可動コア４０が歳差運動をしたとしても、可動コア４０の外壁が固定コア５０の内壁に衝突あるいは当接することが抑制される。また、可動コア４０の歳差運動により仮に可動コア４０の外壁が固定コア５０の内壁に衝突あるいは当接したとしても、このときの可動コア４０と固定コア５０との当接面積は大きいため可動コア４０の外壁に作用する面圧を小さくすることができる。これにより、可動コア４０の衝突時の衝撃音の発生を抑制することができるとともに、可動コア４０の外壁の局所的な摩耗を低減することができる。
【００３９】
また、上述のように、可動コア４０の外壁と固定コア５０の内壁との間のクリアランス（ＣＬ１、ＣＬ２）は、可動コア４０の軸方向の途中から両端へ向かうに従い大きくなるよう形成されている。そのため、可動コア４０の作動等により生じた摩耗粉が前記クリアランス（ＣＬ１、ＣＬ２）に詰まることが抑制される。これにより、可動コア４０の作動不良や放熱性の悪化を抑制することができる。
したがって、流体制御弁装置１０の高精度な駆動を長期に亘り維持することができる。
【００４０】
また、本実施形態では、可動コア４０は、弁部材３０の軸部３１に接続する底部４２を有する有底筒状に形成されている。すなわち、可動コア４０は、中央部がくり抜かれた形状に形成され、質量が低減されている。これにより、可動コア４０が固定コア５０に摺接しながら歳差運動をする場合の可動コア４０と固定コア５０との間のＰＶ値（可動コア４０が固定コア５０から受ける面圧Ｐと可動コア４０の回転速度Ｖとの積）を小さくすることができる。その結果、可動コア４０の外壁の摩耗を低減する効果をより高めることができる。
また、本実施形態では、可動コア４０の外壁には、フッ素樹脂によるコーティングが施されている。これにより、可動コア４０の外壁の摩耗をより低減することができる。
【００４１】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による流体制御弁装置の一部を図５に示す。第２実施形態では、可動コアに設けられる板部材および固定コアの内壁の形状が第１実施形態と異なる。
【００４２】
図５（Ａ）および（Ｂ）に示すように、第２実施形態では、板部材１１は、径方向外側へ突出する突出部１６を有している。一方、固定コア５０の第１筒部５１の第２筒部とは反対側端部の内壁には、第１筒部５１の軸方向に延びる溝５５が形成されている。溝５５は、板部材１１の突出部１６を収容可能に形成されている。すなわち、可動コア４０は、固定コア５０側へ突出する突出部１６を有している。
【００４３】
この構成では、可動コア４０は、突出部１６が溝５５に収容された状態で、板部材１１とともに軸方向へ往復移動可能である。また、突出部１６が溝５５に係止されることにより、可動コア４０は、回転（自転）することが防止される。すなわち、突出部１６および溝５５は、可動コア４０の回り止めとして機能する。
第２実施形態では、上述した構成以外の構成は、第１実施形態と同様である。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態では、可動コア４０は、固定コア５０側へ突出する突出部１６を有している。また、固定コア５０は、突出部１６を収容するとともに固定コア５０の軸方向に延びるようにして形成される溝５５を有している。この構成では、突出部１６が溝５５に係止されることにより、可動コア４０が回転することが防止される。したがって、可動コア４０が固定コア５０に摺接しながら回転することに起因する可動コア４０の外壁の摩耗を防ぐことができる。
【００４５】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による流体制御弁装置の一部を図６に示す。第３実施形態では、第２ハウジングの形状が第１実施形態と異なる。
【００４６】
図６に示すように、第３実施形態では、第２ハウジング８２は、２つの被固定部８８を有している。２つの被固定部８８は、図６（Ａ）に示すように、可動コア４０の軸Ａｘを含む仮想平面ＰＬで第２ハウジング８２を分断した場合の片側の領域に設けられている。被固定部８８は、２つのボルト１０４により、エンジンの一部を構成する部材１０５に固定される。これにより、流体制御弁装置はエンジンに設置および固定される。また、第２ハウジング８２の穴８６２には図示しない配管の一端が接続され、当該配管の他端は図示しない排気管に接続される。
第３実施形態では、上述した構成以外の構成は、第１実施形態と同様である。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態では、第２ハウジング８２は、エンジンに固定される被固定部８８を２つ有している。被固定部８８は、側壁８６に形成されている。被固定部８８は、可動コア４０の軸Ａｘを含む仮想平面ＰＬで第２ハウジング８２を分断した場合の片側の領域に設けられている。つまり、第２ハウジング８２の被固定部８８がエンジンに固定されたとき、流体制御弁装置は、可動コア４０の軸Ａｘから所定の距離離れた特定の箇所をエンジンによって片持ち支持された状態となる。この状態では、エンジンの振動が流体制御弁装置に伝達したとき、流体制御弁装置が可動コア４０の軸方向に振動するため、可動コア４０が歳差運動することが抑制される。したがって、可動コア４０が固定コア５０に摺接しながら回転することに起因する可動コア４０の外壁の摩耗をより低減することができる。
【００４８】
（他の実施形態）
本発明の他の実施形態では、第２実施形態と第３実施形態とを組み合わせた構成としてもよい。すなわち、可動コア側に突出部が形成され、固定コア側に前記突出部を収容する溝が形成され、第２ハウジングが２つの被固定部（可動コアの軸を含む仮想平面で第２ハウジングを分断した場合の片側の領域に配置）を有する構成である。
【００４９】
また、本発明の他の実施形態では、固定コア側に突出部を形成し、可動コア側に前記突出部を収容する溝を形成することにより、可動コアの回り止めを構成することとしてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、可動コアの第１テーパ面および第２テーパ面の軸方向の長さは、それぞれどのように設定されていてもよい。また、可動コアの軸に対する第１テーパ面および第２テーパ面の傾斜角度も、それぞれどのように設定されていてもよい。また、可動コアは、第１テーパ面と第２テーパ面との境界部分を面取りした形状としてもよい。さらに、第１テーパ面および第２テーパ面は、可動コアの軸を含む仮想平面による断面の形状が、軸方向へ向かうに従い湾曲するよう形成されていてもよい。すなわち、可動コアは、外形が略樽型に形成されていてもよい。
【００５０】
上述の実施形態では、可動コアが有底筒状に形成される例、すなわち中央部がくり抜かれたような形状に形成される例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、可動コアは、外形が上述のように略そろばん型または略樽型に形成されていれば、中実の略円筒状に形成されていてもよい。
また、上述の実施形態では、可動コアの外壁に、フッ素樹脂によるコーティングを施す例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、可動コアの外壁に、フッ素樹脂によるコーティングの代わりにめっきを施すこととしてもよい。
【００５１】
また、フッ素樹脂によるコーティング、または、めっきの膜厚を適宜調整することにより、可動コアの外壁と固定コアの内壁との間のクリアランスをより小さくしてもよい。この場合、可動コアが固定コアに衝突した場合の衝撃音の発生をより抑制することができる。さらに、この場合、可動コアの径方向に作用するサイドフォース（磁気吸引力）を低減することができるため、可動コアの応答性を高めることができる。
また、本発明の他の実施形態では、可動コアの外壁には、フッ素樹脂によるコーティング、または、めっきのいずれも施さない構成としてもよい。
【００５２】
本発明の流体制御弁装置は、エンジンに限らず、どのような部材、装置または場所に設置および固定してもよい。また、本発明の流体制御弁装置は、空気に限らず、他の流体（液体等）の流れを制御するのに用いてもよい。
このように、本発明は、上記実施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で種々の実施形態に適用可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１０ ・・・・流体制御弁装置
２０ ・・・・ハウジング
２４２ ・・・弁座部
３０ ・・・・弁部材
３１ ・・・・軸部
３２ ・・・・当接部
４０ ・・・・可動コア
５０ ・・・・固定コア
５１ ・・・・第１筒部（筒部）
５２ ・・・・第２筒部（筒部）
５３ ・・・・第３筒部（筒部）
５４ ・・・・板部（支持部）
５７ ・・・・シール部（支持部）
６０ ・・・・コイル
２００ ・・・流体通路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流れる流体通路を有し、当該流体通路の途中に弁座部を形成するハウジングと、
軸部、および、当該軸部の一端に設けられ前記弁座部に当接可能な当接部を有し、前記当接部が前記弁座部から離間し開弁することで前記流体通路の流体の流れを許容し、前記当接部が前記弁座部に当接し閉弁することで前記流体通路の流体の流れを遮断する弁部材と、
前記軸部の他端に前記軸部と同軸に設けられる可動コアと、
前記可動コアの径方向外側に設けられる筒部、および、前記軸部の軸方向の途中と摺接可能で、かつ、前記弁部材を軸方向に往復移動可能に支持する支持部を有する固定コアと、
前記筒部の径方向外側に設けられ、電力が供給されることにより前記可動コアおよび前記固定コアに磁気回路を形成することで前記可動コアを前記弁部材の開弁方向に吸引するコイルと、を備え、
前記可動コアは、軸方向の途中から両端へ向かうに従い外径が小さくなるよう形成されていることを特徴とする流体制御弁装置。
【請求項２】
前記可動コアは、前記軸部に接続する底部を有する有底筒状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の流体制御弁装置。
【請求項３】
前記可動コアの外壁には、フッ素樹脂によるコーティング、または、めっきが施されていることを特徴とする請求項１または２に記載の流体制御弁装置。
【請求項４】
前記可動コアまたは前記固定コアの一方は、他方側へ突出する突出部を有し、
前記可動コアまたは前記固定コアの他方は、前記突出部を収容するとともに前記固定コアまたは前記可動コアの軸方向に延びるようにして形成される溝を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の流体制御弁装置。
【請求項５】
前記ハウジングは、振動体に固定される被固定部を有し、
前記被固定部は、前記可動コアの軸を含む仮想平面で前記ハウジングを分断した場合の片側の領域に設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の流体制御弁装置。
【請求項６】
前記振動体は、内燃機関であることを特徴とする請求項５に記載の流体制御弁装置。
【請求項１】
流体が流れる流体通路を有し、当該流体通路の途中に弁座部を形成するハウジングと、
軸部、および、当該軸部の一端に設けられ前記弁座部に当接可能な当接部を有し、前記当接部が前記弁座部から離間し開弁することで前記流体通路の流体の流れを許容し、前記当接部が前記弁座部に当接し閉弁することで前記流体通路の流体の流れを遮断する弁部材と、
前記軸部の他端に前記軸部と同軸に設けられる可動コアと、
前記可動コアの径方向外側に設けられる筒部、および、前記軸部の軸方向の途中と摺接可能で、かつ、前記弁部材を軸方向に往復移動可能に支持する支持部を有する固定コアと、
前記筒部の径方向外側に設けられ、電力が供給されることにより前記可動コアおよび前記固定コアに磁気回路を形成することで前記可動コアを前記弁部材の開弁方向に吸引するコイルと、を備え、
前記可動コアは、軸方向の途中から両端へ向かうに従い外径が小さくなるよう形成されていることを特徴とする流体制御弁装置。
【請求項２】
前記可動コアは、前記軸部に接続する底部を有する有底筒状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の流体制御弁装置。
【請求項３】
前記可動コアの外壁には、フッ素樹脂によるコーティング、または、めっきが施されていることを特徴とする請求項１または２に記載の流体制御弁装置。
【請求項４】
前記可動コアまたは前記固定コアの一方は、他方側へ突出する突出部を有し、
前記可動コアまたは前記固定コアの他方は、前記突出部を収容するとともに前記固定コアまたは前記可動コアの軸方向に延びるようにして形成される溝を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の流体制御弁装置。
【請求項５】
前記ハウジングは、振動体に固定される被固定部を有し、
前記被固定部は、前記可動コアの軸を含む仮想平面で前記ハウジングを分断した場合の片側の領域に設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の流体制御弁装置。
【請求項６】
前記振動体は、内燃機関であることを特徴とする請求項５に記載の流体制御弁装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１９７８３６（Ｐ２０１２−１９７８３６Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６１４１８（Ｐ２０１１−６１４１８）
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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