流体制御弁装置
【課題】リード板の開弁作動の悪化を抑制可能な流体制御弁装置を提供する。
【解決手段】ハウジング１０は、流体通路５およびシール部１３１を有している。リード板２０は、外縁部２１がハウジング１０に固定されるようにして流体通路５に設けられ、湾曲するよう変形し外縁部２１とは反対側がシール部１３１から離間し開弁することで流体通路５の流体の流れを許容し、外縁部２１とは反対側がシール部１３１に当接し閉弁することで流体通路５の流体の流れを遮断する。第１規制部材３０は、リード板２０の外縁部２１を固定する固定部３１、固定部３１からリード板２０とは反対側へ所定の長さ延びるよう形成される中間部３２、および、中間部３２の固定部３１とは反対側の端部からリード板２０に対し略平行となるように延伸する延伸部３３を有し、リード板２０の開弁時、延伸部３３がリード板２０に当接することでリード板２０の変形を規制する。
【解決手段】ハウジング１０は、流体通路５およびシール部１３１を有している。リード板２０は、外縁部２１がハウジング１０に固定されるようにして流体通路５に設けられ、湾曲するよう変形し外縁部２１とは反対側がシール部１３１から離間し開弁することで流体通路５の流体の流れを許容し、外縁部２１とは反対側がシール部１３１に当接し閉弁することで流体通路５の流体の流れを遮断する。第１規制部材３０は、リード板２０の外縁部２１を固定する固定部３１、固定部３１からリード板２０とは反対側へ所定の長さ延びるよう形成される中間部３２、および、中間部３２の固定部３１とは反対側の端部からリード板２０に対し略平行となるように延伸する延伸部３３を有し、リード板２０の開弁時、延伸部３３がリード板２０に当接することでリード板２０の変形を規制する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の流れを制御する流体制御弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の排気通路に供給する流体を制御する流体制御弁装置が知られている。例えば特許文献１に開示された流体制御弁装置は、車両の２次空気制御システムに設置され、電磁駆動式の弁部材により流体通路を開閉し、排気通路に供給する流体としての空気の流れを制御している。この流体制御弁装置は、内燃機関の始動直後において排気中に空気を送り込むことにより排気中の未燃焼成分を燃焼させて排気の温度を上昇させ、排気浄化のための触媒を素早く加熱し活性化させるために用いられる。
【０００３】
ところで、特許文献１の流体制御弁装置は、逆止弁として機能するリード板を流体通路に設け、排気の逆流を防止している。このリード板は、湾曲するよう変形し開弁することで流体通路における空気の流れを許容する。また、この流体制御弁装置は、リード板の排気通路側に、リード板の外縁部を固定するとともにリード板から遠ざかるように延伸する規制部材を備え、リード板が開弁するときのリード板の変形を規制している。これにより、リード板が過度に変形することで塑性変形すること、あるいは、折損すること等を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【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】
【０００５】
特許文献１の流体制御弁装置では、リード板と規制部材との隙間は比較的小さく、特にリード板の前記外縁部近傍においては隙間はほとんど形成されていない。そのため、例えば内燃機関の停止後、流体通路の温度が低下することでリード板と規制部材との隙間において排気中の水蒸気が凝縮水になると、当該隙間に水柱（液柱）が形成され易い。リード板と規制部材との隙間に水柱が形成された状態で周囲の温度が氷点下になった場合、水柱が凍結し、内燃機関の再始動時、凍結した水柱によってリード板の開弁が妨げられるおそれがある。その結果、リード板の開弁作動が悪化し、排気中に送り込む空気の流量が不足したり、リード板の振動により異音が生じたりすることが懸念される。
【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、リード板の開弁作動の悪化を抑制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、流体供給源から内燃機関の排気通路に供給する流体の流れを制御する流体制御弁装置であって、ハウジングとリード板と第１規制部材とを備えている。ハウジングは、流体供給源と排気通路との間に設けられ、流体供給源から排気通路に供給する流体が流れる流体通路、および、流体通路の途中に形成される第１弁座部を有している。リード板は、外縁部がハウジングに固定されるようにして流体通路に設けられる。リード板は、流体供給源側の流体と排気通路側の流体との圧力差により湾曲するよう変形し、前記外縁部とは反対側が第１弁座部から離間し開弁することで、流体通路の流体供給源側から排気通路側への流体の流れを許容する。リード板は、前記外縁部とは反対側が第１弁座部に当接し閉弁することで、流体通路の排気通路側から流体供給源側への流体の流れを遮断する。すなわち、リード板は、流体通路において、排気通路側から流体供給源側への流体の逆流を防止する逆止弁として機能する。第１規制部材は、リード板の前記外縁部をハウジングに固定する固定部、当該固定部からリード板とは反対側へ所定の長さ延びるよう形成される中間部、および、当該中間部の固定部とは反対側の端部からリード板に対し略平行となるように、または、リード板から遠ざかるように延伸するよう形成される延伸部を有している。第１規制部材は、リード板の開弁時、延伸部がリード板に当接することでリード板の変形を規制する。これにより、リード板が過度に変形することで塑性変形すること、あるいは、折損すること等を抑制することができる。
【０００８】
本発明では、第１規制部材が中間部を有するため、リード板が閉弁しているとき、リード板と延伸部との間には、所定の大きさの隙間が形成された状態となる。そのため、例えば内燃機関の停止後、流体通路の温度が低下することでリード板と延伸部との隙間において排気中の水蒸気が凝縮水になったとしても、当該隙間には水柱（液柱）が形成され難い。これにより、リード板と延伸部との隙間に凝縮水がある状態で周囲の温度が氷点下になり凝縮水が凍結しても、内燃機関の再始動時、凍結した凝縮水によってリード板の開弁が妨げられるのを防ぐことができる。したがって、リード板の開弁作動の悪化を抑制することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、ハウジングは、流体通路の途中に形成される第２弁座部を有している。そして、本発明は、弁部材と可動コアと電磁駆動部とをさらに備えている。弁部材は、第２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する。弁部材は、第２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、弁部材に設けられている。電磁駆動部は、電力が供給されて磁束を生じることにより、可動コアとともに弁部材を開弁方向に吸引する。
本発明では、電磁駆動部に供給する電力を制御することにより、流体供給源から排気通路に供給する流体の供給のタイミングおよび流量を任意に制御することができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、第１規制部材の中間部は、リード板が閉弁しているとき、リード板と延伸部との間に液柱が形成されない程度以上の隙間が形成された状態となるよう、形成されている。そのため、例えば内燃機関の停止後、流体通路の温度が低下することでリード板と延伸部との隙間において排気中の水蒸気が凝縮水になったとしても、当該隙間に水柱（液柱）が形成されるのを確実に防ぐことができる。したがって、リード板の開弁作動の悪化を確実に抑制することができる。
【００１１】
上述のように請求項１〜３に記載の発明では、リード板が閉弁しているとき、リード板と延伸部との間には、所定の大きさの隙間が形成された状態となる。そのため、流体通路の流体供給源側の流体と排気通路側の流体との圧力差によっては、リード板が延伸部側へ大きく変形することが懸念される。リード板が大きく変形すると、リード板に生じる応力が過大となり、リード板の折損等を招くことが懸念される。
【００１２】
そこで、請求項４に記載の発明は、第２規制部材をさらに備えている。第２規制部材は、バイメタルにより形成され、第１規制部材の延伸部に設けられている。第２規制部材は、受熱することによりリード板側へ変形し、リード板の開弁時、リード板に当接することでリード板の変形を規制する。
【００１３】
本発明では、第２規制部材は、内燃機関始動後の排気の熱によりリード板側へ変形する。これにより、第２規制部材は、リード板の開弁時、リード板に当接することでリード板の過度の変形を規制する。したがって、リード板の開弁時、リード板に過大な応力が生じるのを防ぐことができる。
【００１４】
なお、本発明では、例えば内燃機関の停止後、流体通路の温度が低下すると、バイメタルにより形成された第２規制部材は、変形前の状態に戻る。そのため、リード板と第２規制部材との間には、所定の大きさの隙間が形成された状態となる。よって、流体通路の温度が低下することでリード板と第２規制部材との隙間において排気中の水蒸気が凝縮水になったとしても、当該隙間には水柱（液柱）が形成され難い。
【００１５】
請求項５に記載の発明では、第１規制部材の中間部は、リード板が閉弁しているとき、かつ、第２規制部材が受熱により変形していないとき、リード板と第２規制部材との間に液柱が形成されない程度以上の隙間が形成された状態となるよう、形成されている。そのため、例えば内燃機関の停止後、流体通路の温度が低下することでリード板と第２規制部材との隙間において排気中の水蒸気が凝縮水になったとしても、当該隙間に水柱（液柱）が形成されるのを確実に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【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】（Ａ）は本発明の第１実施形態による流体制御弁装置のリード板およびその近傍を示す図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）はリード板が開弁した状態を示す断面図。
【図３】（Ａ）は本発明の第２実施形態による流体制御弁装置のリード板およびその近傍を示す図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）はリード板が開弁した状態を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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）
【００１８】
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および２に示す。
図１に示すように、流体制御弁装置１は、流体供給源としてのポンプ２と内燃機関（以下、「エンジン」という。）３の排気通路４との間に設けられる。ポンプ２は、車両のエンジン３からの排気が流れる排気通路４に、流体としての空気を供給することで、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。流体制御弁装置１は、ポンプ２から排気通路４に供給する空気の断続を制御するよう作動する。
【００１９】
流体制御弁装置１は、ハウジング１０、リード板２０、第１規制部材３０、弁部材４０、可動コア４３および電磁駆動部５０等を備えている。
ハウジング１０は、第１ハウジング１１、第２ハウジング１２および板部材１３等を有している。第１ハウジング１１、第２ハウジング１２および板部材１３は、例えば金属により形成されている。第１ハウジング１１は、内部空間と外部空間とを接続する開口１４、１５、１６を有している。第２ハウジング１２は、内部空間と外部空間とを接続する開口１７、１８を有している。板部材１３は、第２ハウジング１２の開口１８を塞ぐようにして設けられている。板部材１３の中央には穴１９が形成されている。
【００２０】
第２ハウジング１２は、開口１８の外周縁部が第１ハウジング１１の開口１６の外周部に当接するようにして、第１ハウジング１１に接合されている。これにより、板部材１３は、第１ハウジング１１と第２ハウジング１２との間に挟み込まれた状態となる。より具体的には、板部材１３は、第１ハウジング１１と第２ハウジング１２との間に挟み込まれた環状部材６と、第２ハウジング１２との間に挟み込まれている。
【００２１】
第１ハウジング１１の開口１５の内側には、後述する電磁駆動部５０が挿入されている。これにより、第１ハウジング１１および第２ハウジング１２の内部に、開口１４と開口１７とを連通する流体通路５が形成されている。開口１４はポンプ２に接続され、開口１７は排気通路４に接続される。これにより、ポンプ２から吐出された空気は、流体通路５を流れて排気通路４に供給される。すなわち、ポンプ２から吐出された空気は、第１ハウジング１１の開口１４、開口１６、第２ハウジング１２の開口１８、板部材１３の穴１９、開口１７を経由して排気通路４に供給される。
【００２２】
図２に示すように、板部材１３および穴１９は、略矩形状に形成されている。板部材１３の開口１７側の面の穴１９の外周には、環状のシール部１３１が設けられている。シール部１３１は、例えばゴムにより形成されている。
【００２３】
リード板２０は、例えばステンレス等の金属薄板により略矩形状に形成されている。そのため、リード板２０は、一方の面側から圧力を加えると他方の面側へ変形可能である。リード板２０は、シール部１３１に当接可能に設けられている。本実施形態では、リード板２０には、フッ素樹脂によるコーティングが施されている。
【００２４】
第１規制部材３０は、例えばステンレス等の金属板を折り曲げ加工することにより形成されている。第１規制部材３０は、リード板２０より板厚が大きく設定されている。第１規制部材３０は、リード板２０の開口１７側に設けられている。第１規制部材３０は、固定部３１、中間部３２および延伸部３３を有している。
【００２５】
固定部３１は、板部材１３との間にリード板２０の外縁部２１、すなわちリード板２０の４つの辺のうち１つの辺の内側部分を挟み込むようにして、ねじ７により板部材１３に固定されている。これにより、リード板２０の外縁部２１は、固定部３１によって板部材１３に固定されている。中間部３２は、固定部３１からリード板２０とは反対側へ所定の長さ延びるよう形成されている。延伸部３３は、中間部３２の固定部３１とは反対側の端部からリード板２０に対し略平行となるように延伸するよう形成されている。延伸部３３には、穴３４が形成されている。
【００２６】
上記構成により、リード板２０がシール部１３１の全周に当接しているとき、リード板２０と延伸部３３との間には、所定の大きさｄ１の隙間が形成された状態となる（図２（Ｂ）参照）。ｄ１は、リード板２０と延伸部３３との間に液柱が形成されない程度の大きさに設定されている。本実施形態では、ｄ１（ｍｍ）は、例えば約３ｍｍに設定されている。ｄ１は、第１規制部材３０の中間部３２の長さを変更することにより調節することができる。
【００２７】
リード板２０は、流体通路５におけるポンプ２側の流体の圧力が排気通路４側の流体の圧力より大きくなると、外縁部２１とは反対側が湾曲するよう変形しシール部１３１から離間する。このとき、流体通路５のポンプ２側から排気通路４側への流体の流れが許容される。なお、本実施形態では、リード板２０にフッ素樹脂によるコーティングが施されているため、リード板２０とシール部１３１との貼り付きが抑制されている。
【００２８】
一方、リード板２０は、流体通路５における排気通路４側の流体の圧力がポンプ２側の流体の圧力より大きくなると、外縁部２１とは反対側がシール部１３１に当接する。このとき、流体通路５の排気通路４側からポンプ２側への流体の流れが遮断される。
【００２９】
このように、リード板２０は、ポンプ２側の流体と排気通路４側の流体との圧力差により湾曲するよう変形し、外縁部２１とは反対側がシール部１３１から離間し開弁することで、流体通路５のポンプ２側から排気通路４側への流体の流れを許容する。一方、リード板２０は、外縁部２１とは反対側がシール部１３１に当接し閉弁することで、流体通路５の排気通路４側からポンプ２側への流体の流れを遮断する。すなわち、リード板２０は、流体通路５において、排気通路４側からポンプ２側への流体の逆流を防止する逆止弁として機能する。ここで、シール部１３１は、特許請求の範囲における「第１弁座部」に対応している。
第１規制部材３０は、リード板２０の開弁時、延伸部３３がリード板２０に当接することでリード板２０の過度の変形を規制する（図２（Ｃ）参照）。
【００３０】
図１に示すように、本実施形態では、第１ハウジング１１の開口１６の外周縁部の第２ハウジング１２側に、弁座部１１１が形成されている。
弁部材４０は、軸部４１と弁部４２とからなる。軸部４１は金属により棒状に形成されている。弁部４２は金属により円板状に形成され、軸部４１の一方の端部と一体に設けられている。弁部４２は、軸部４１が開口１６に挿通された状態で、弁座部１１１に当接可能である。
【００３１】
弁部材４０は、弁部４２が弁座部１１１から離間し開弁することで流体通路５の流体の流れを許容する。一方、弁部材４０は、弁部４２が弁座部１１１に当接し閉弁することで流体通路５の流体の流れを遮断する。ここで、弁座部１１１は、特許請求の範囲における「第２弁座部」に対応している。
可動コア４３は、磁性材料により略円筒状に形成され、弁部材４０の軸部４１の弁部４２とは反対側の端部に設けられている。
【００３２】
電磁駆動部５０は、固定コア５１、コイル５２およびヨーク５３等を有している。固定コア５１は、磁性材料により略円筒状に形成され、第１ハウジング１１の開口１５の内側に固定されている。固定コア５１は、内側に可動コア４３を軸方向へ往復移動可能に収容している。これにより、弁部材４０は、可動コア４３とともに軸方向へ往復移動可能である。可動コア４３の弁部４２側には、付勢部材８が設けられている。付勢部材８は、可動コア４３を弁部材４０の閉弁方向に付勢している。
【００３３】
コイル５２は、略円筒状に形成され、固定コア５１の径外側に設けられている。ヨーク５３は、磁性材料により略円筒状に形成され、固定コア５１およびコイル５２の径外側に設けられている。ヨーク５３は、コイル５２を覆うようにして設けられ、両端部が固定コア５１に当接している。
【００３４】
コイル５２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。コイル５２に接続するターミナル９を経由してコイル５２に電力が供給されると、コイル５２に磁束が生じ、可動コア４３、固定コア５１およびヨーク５３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４３は、付勢部材８の付勢力に抗して弁部材４０の開弁方向に吸引される。可動コア４３が弁部材４０の開弁方向に吸引されて移動すると、弁部材４０の弁部４２が弁座部１１１から離間し開弁する。弁部材４０が開弁しているとき、コイル５２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４３は、付勢部材８の付勢力により弁部材４０の閉弁方向に移動する。これにより、弁部材４０の弁部４２が弁座部１１１に当接し閉弁する。このように、ＥＣＵは、コイル５２に供給する電力を調節することにより、弁部材４０の開弁および閉弁に関する作動を制御可能である。
このように、電磁駆動部５０は、電力が供給されて磁束を生じることにより、可動コア４３とともに弁部材４０を開弁方向に吸引する。
【００３５】
次に、本実施形態による流体制御弁装置１の作動について説明する。
＜エンジン始動前＞
エンジン３の始動前、流体制御弁装置１およびリード板２０は、図１および図２（Ｂ）に示す状態である。
【００３６】
＜エンジン始動後＞
エンジン３が始動するとポンプ２が駆動される。ＥＣＵが電磁駆動部５０のコイル５２に電力を供給すると、弁部材４０が開弁する。この状態で、リード板２０のポンプ２側の流体の圧力が排気通路４側の流体の圧力より大きくなると、リード板２０は湾曲するよう変形し開弁する。これにより、ポンプ２から吐出された空気は、流体通路５を経由して排気通路４に供給される。その結果、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ことができる。
【００３７】
リード板２０の開弁時、第１規制部材３０は、延伸部３３の中間部３２とは反対側の端部がリード板２０の外縁部２１とは反対側の外縁部２２に当接することで、リード板２０の過度の変形を規制する（図２（Ｃ）参照）。
なお、リード板２０の排気通路４側の流体の圧力がポンプ２側の流体の圧力より大きくなると、リード板２０はシール部１３１に当接し閉弁する。これにより、流体通路５の排気通路４側からポンプ２側への流体の流れが遮断される。
ＥＣＵが電磁駆動部５０のコイル５２への電力の供給を停止すると、弁部材４０が閉弁する。これにより、ポンプ２から排気通路４への空気の供給が停止される。
ＥＣＵは、弁部材４０の開閉により、排気通路４への空気の供給を断続する。ＥＣＵは、排気通路４への空気の供給が十分に行われたと判断すると、ポンプ２の駆動を停止する。
【００３８】
＜エンジン停止後＞
エンジン３の運転が停止すると、流体制御弁装置１およびリード板２０は、図１および図２（Ｂ）に示す状態になる。この状態で、流体通路５の温度が低下すると、リード板２０と第１規制部材３０の延伸部３３との間において排気中の水蒸気が凝縮水となってリード板２０および延伸部３３に付着することがある（図２（Ｂ）参照）。本実施形態では、リード板２０と延伸部３３との間には、液柱が形成されない程度以上の大きさｄ１の隙間が形成されている。そのため、リード板２０と延伸部３３との間に水柱が形成されるのを防ぐことができる。
【００３９】
また、リード板２０および延伸部３３に凝縮水が付着した状態で周囲の温度が氷点下になった場合、凝縮水は凍結する。しかしながら、本実施形態では、リード板２０と延伸部３３との間に凝縮水の水柱は形成されないため、凝縮水が凍結しても、凍結した凝縮水によってリード板２０と延伸部３３とが接続されるような状況を回避することができる。
【００４０】
＜エンジン再始動後＞
エンジン３が再始動した直後は、リード板２０は、図２（Ｂ）に示す状態である。この状態でポンプ２が駆動され弁部材４０が開弁すると、リード板２０は、湾曲するように変形し開弁する。本実施形態では、エンジン停止時にリード板２０と延伸部３３との間の凝縮水が凍結しても、リード板２０と延伸部３３とが凍結した凝縮水によって接続されることがないため、エンジン再始動直後におけるリード板２０の開弁動作は円滑に保たれる。
【００４１】
以上説明したように、本実施形態では、第１規制部材３０が中間部３２を有するため、リード板２０が閉弁しているとき、リード板２０と延伸部３３との間には、所定の大きさｄ１の隙間が形成された状態となる。そのため、例えばエンジン３の停止後、流体通路５の温度が低下することでリード板２０と延伸部３３との隙間において排気中の水蒸気が凝縮水になったとしても、当該隙間には水柱（液柱）が形成され難い。これにより、リード板２０と延伸部３３との隙間に凝縮水がある状態で周囲の温度が氷点下になり凝縮水が凍結しても、エンジン３の再始動時、凍結した凝縮水によってリード板２０の開弁が妨げられるのを防ぐことができる。したがって、リード板２０の開弁作動の悪化を抑制することができる。
【００４２】
また、本実施形態では、ハウジング１０は、流体通路５の途中に形成される弁座部１１１を有している。そして、本実施形態は、弁部材４０と可動コア４３と電磁駆動部５０とをさらに備えている。弁部材４０は、弁座部１１１から離間し開弁することで流体通路５の流体の流れを許容する。弁部材４０は、弁座部１１１に当接し閉弁することで流体通路５の流体の流れを遮断する。可動コア４３は、弁部材４０に設けられている。電磁駆動部５０は、電力が供給されて磁束を生じることにより、可動コア４３とともに弁部材４０を開弁方向に吸引する。
本実施形態では、電磁駆動部５０に供給する電力を制御することにより、ポンプ２から排気通路４に供給する空気の供給のタイミングおよび流量を任意に制御することができる。
【００４３】
また、本実施形態では、第１規制部材３０の中間部３２は、リード板２０が閉弁しているとき、リード板２０と延伸部３３との間に液柱が形成されない程度（ｄ１）の隙間が形成された状態となるよう、形成されている。そのため、例えばエンジン３の停止後、流体通路５の温度が低下することでリード板２０と延伸部３３との隙間において排気中の水蒸気が凝縮水になったとしても、当該隙間に水柱（液柱）が形成されるのを確実に防ぐことができる。したがって、リード板２０の開弁作動の悪化を確実に抑制することができる。
【００４４】
（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３に示す。第２実施形態は、装置の構成要素が１つ多い点で、第１実施形態と異なる。
【００４５】
第２実施形態は、第１実施形態の構成に加え、第２規制部材６０をさらに備えている。
第２規制部材６０は、バイメタルの薄板により略矩形状に形成されている。第２規制部材６０は、第１規制部材３０の延伸部３３に設けられている。第２規制部材６０は、外縁部６１、すなわち第２規制部材６０の４つの辺のうち１つの辺の内側部分が、延伸部３３の中間部３２とは反対側端部の開口１７（排気通路４）側の面に接合されている。第２規制部材６０の外縁部６１とは反対側は、延伸部３３の穴３４を通り、外縁部６２が延伸部３３のリード板２０側に位置している。
【００４６】
第２規制部材６０は、周囲の温度が所定の温度以下のとき、外縁部６２が延伸部３３のリード板２０側の面に当接した状態となる（図３（Ｂ）参照）。一方、第２規制部材６０は、周囲の温度が所定の温度より大きくなると、受熱することで、外縁部６２がリード板２０側へ変形した状態となる（図３（Ｃ）参照）。このとき、第２規制部材６０は、リード板２０の外縁部２１と外縁部２２との間の部分に当接することでリード板２０の過度の変形を規制する。
【００４７】
リード板２０がシール部１３１の全周に当接しているとき、かつ、第２規制部材６０が受熱により変形していないとき、リード板２０と第２規制部材６０との間には、所定の大きさｄ２の隙間が形成された状態となる（図３（Ｂ）参照）。ｄ２は、リード板２０と第２規制部材６０との間に液柱が形成されない程度の大きさに設定されている。本実施形態では、ｄ２（ｍｍ）は、例えば約３ｍｍに設定されている。ｄ２は、第１規制部材３０の中間部３２の長さを変更することにより調節することができる。
【００４８】
次に、本実施形態による流体制御弁装置の作動について説明する。
＜エンジン始動前＞
エンジン３の始動前、リード板２０は、図３（Ｂ）に示す状態である。
【００４９】
＜エンジン始動後＞
エンジン３が始動しポンプ２が駆動され弁部材４０が開弁すると、リード板２０は湾曲するよう変形し開弁する。
エンジン始動直後においては流体通路５の温度が所定の温度以下のため、第２規制部材６０は、外縁部６２が延伸部３３のリード板２０側の面に当接した状態である。この状態において、リード板２０が開弁するとき、リード板２０は、外縁部２２が第１規制部材３０の延伸部３３の中間部３２とは反対側の端部に当接することで、過度の変形が規制される。
【００５０】
エンジン３が始動し暫くすると、排気の熱により流体通路５が所定の温度より大きくなる。これにより、第２規制部材６０は、受熱することで外縁部６２がリード板２０側へ変形する。この状態において、リード板２０が開弁するとき、リード板２０は、外縁部２２が延伸部３３の中間部３２とは反対側の端部に当接するとともに、外縁部２１と外縁部２２との間の部分が第２規制部材６０の外縁部６２に当接することで、過度の変形が規制される。
【００５１】
＜エンジン停止後＞
エンジン３の運転が停止し、流体通路５の温度が所定の温度以下になると、リード板２０および第２規制部材６０は、図３（Ｂ）に示す状態になる。この状態で、流体通路５の温度がさらに低下すると、リード板２０と第１規制部材３０の延伸部３３および第２規制部材６０との間において排気中の水蒸気が凝縮水となってリード板２０、延伸部３３および第２規制部材６０に付着することがある（図３（Ｂ）参照）。本実施形態では、リード板２０と第２規制部材６０との間には、液柱が形成されない程度以上の大きさｄ２の隙間が形成されている。そのため、リード板２０と第２規制部材６０との間に水柱が形成されるのを防ぐことができる。
【００５２】
また、リード板２０、延伸部３３および第２規制部材６０に凝縮水が付着した状態で周囲の温度が氷点下になった場合、凝縮水は凍結する。しかしながら、本実施形態では、リード板２０と第２規制部材６０との間に凝縮水の水柱は形成されないため、凝縮水が凍結しても、凍結した凝縮水によってリード板２０と第２規制部材６０とが接続されるような状況を回避することができる。
【００５３】
＜エンジン再始動後＞
エンジン３が再始動した直後は、リード板２０および第２規制部材６０は、図３（Ｂ）に示す状態である。この状態でポンプ２が駆動され弁部材４０が開弁すると、リード板２０は、湾曲するように変形し開弁する。本実施形態では、エンジン停止時にリード板２０と第２規制部材６０との間の凝縮水が凍結しても、リード板２０と第２規制部材６０とが凍結した凝縮水によって接続されることがないため、エンジン再始動直後におけるリード板２０の開弁動作は円滑に保たれる。
【００５４】
ここで、第２実施形態と第１実施形態とを対比する。第１実施形態では、リード板２０が閉弁しているとき、リード板２０と延伸部３３との間には、所定の大きさｄ１の隙間が形成された状態となる。そのため、流体通路５のポンプ２側の流体と排気通路４側の流体との圧力差によっては、特にリード板２０の外縁部２１と外縁部２２との間の部分が延伸部３３側へ大きく変形することが懸念される（図２（Ｃ）に示す一点鎖線参照）。リード板２０が大きく変形すると、リード板２０に生じる応力が過大となり、リード板２０の折損を招くことが懸念される。
【００５５】
そこで、第２実施形態は、第２規制部材６０をさらに備えている。第２規制部材６０は、エンジン始動後の排気の熱によりリード板２０側へ変形する。これにより、第２規制部材６０は、リード板２０の開弁時、リード板２０の外縁部２１と外縁部２２との間の部分に当接することでリード板２０の過度の変形を規制する。したがって、リード板２０の開弁時、リード板２０に過大な応力が生じるのを防ぐことができる。
【００５６】
なお、本実施形態では、例えばエンジン３の停止後、流体通路５の温度が低下すると、バイメタルにより形成された第２規制部材６０は、変形前の状態に戻る。そのため、リード板２０と第２規制部材６０との間には、所定の大きさｄ２の隙間が形成された状態となる。よって、流体通路５の温度が低下することでリード板２０と第２規制部材６０との隙間において排気中の水蒸気が凝縮水になったとしても、当該隙間には水柱（液柱）が形成され難い。
【００５７】
また、本実施形態では、第１規制部材３０の中間部３２は、リード板２０が閉弁しているとき、かつ、第２規制部材６０が受熱により変形していないとき、リード板２０と第２規制部材６０との間に液柱が形成されない程度（ｄ２）の隙間が形成された状態となるよう、形成されている。そのため、例えばエンジン３の停止後、流体通路５の温度が低下することでリード板２０と第２規制部材６０との隙間において排気中の水蒸気が凝縮水になったとしても、当該隙間に水柱（液柱）が形成されるのを確実に防ぐことができる。
【００５８】
（他の実施形態）
上述の第１実施形態では、第１規制部材３０の中間部３２は、リード板２０が閉弁しているとき、リード板２０と延伸部３３との間に液柱が形成されない程度（ｄ１）の隙間が形成された状態となるよう、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、中間部３２は、リード板２０が閉弁しているとき、ｄ１が０より大きくなるよう形成されていればよい。
【００５９】
また、上述の第２実施形態では、第１規制部材３０の中間部３２は、リード板２０が閉弁しているとき、かつ、第２規制部材６０が受熱により変形していないとき、リード板２０と第２規制部材６０との間に液柱が形成されない程度（ｄ２）の隙間が形成された状態となるよう、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、中間部３２は、リード板２０が閉弁しているとき、かつ、第２規制部材６０が受熱により変形していないとき、ｄ２が０より大きくなるよう形成されていればよい。
【００６０】
また、上述の実施形態では、第１規制部材の延伸部が、中間部の固定部とは反対側の端部からリード板に対し略平行となるように延伸するよう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、第１規制部材の延伸部が、リード板から遠ざかるように延伸するよう形成されることとしてもよい。
【００６１】
また、上述の第２実施形態では、第２規制部材が、第１規制部材の延伸部の中間部とは反対側端部の排気通路側の面に接合される例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、第２規制部材は、延伸部の中間部とは反対側端部のリード板側の面に接合されることとしてもよい。また、第２規制部材は、どのような大きさおよび形状で形成してもよい。
【００６２】
本発明の流体制御弁装置は、空気に限らず、他の流体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】
【００６３】
１ ・・・・・流体制御弁装置
２ ・・・・・ポンプ（流体供給源）
３ ・・・・・エンジン（内燃機関）
４ ・・・・・排気通路
５ ・・・・・流体通路
１０ ・・・・ハウジング
１１ ・・・・第１ハウジング（ハウジング）
１２ ・・・・第２ハウジング（ハウジング）
１３ ・・・・板部材（ハウジング）
１３１ ・・・シール部（第１弁座部）
２０ ・・・・リード板
２１ ・・・・外縁部
３０ ・・・・第１規制部材
３１ ・・・・固定部
３２ ・・・・中間部
３３ ・・・・延伸部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の流れを制御する流体制御弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の排気通路に供給する流体を制御する流体制御弁装置が知られている。例えば特許文献１に開示された流体制御弁装置は、車両の２次空気制御システムに設置され、電磁駆動式の弁部材により流体通路を開閉し、排気通路に供給する流体としての空気の流れを制御している。この流体制御弁装置は、内燃機関の始動直後において排気中に空気を送り込むことにより排気中の未燃焼成分を燃焼させて排気の温度を上昇させ、排気浄化のための触媒を素早く加熱し活性化させるために用いられる。
【０００３】
ところで、特許文献１の流体制御弁装置は、逆止弁として機能するリード板を流体通路に設け、排気の逆流を防止している。このリード板は、湾曲するよう変形し開弁することで流体通路における空気の流れを許容する。また、この流体制御弁装置は、リード板の排気通路側に、リード板の外縁部を固定するとともにリード板から遠ざかるように延伸する規制部材を備え、リード板が開弁するときのリード板の変形を規制している。これにより、リード板が過度に変形することで塑性変形すること、あるいは、折損すること等を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【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】
【０００５】
特許文献１の流体制御弁装置では、リード板と規制部材との隙間は比較的小さく、特にリード板の前記外縁部近傍においては隙間はほとんど形成されていない。そのため、例えば内燃機関の停止後、流体通路の温度が低下することでリード板と規制部材との隙間において排気中の水蒸気が凝縮水になると、当該隙間に水柱（液柱）が形成され易い。リード板と規制部材との隙間に水柱が形成された状態で周囲の温度が氷点下になった場合、水柱が凍結し、内燃機関の再始動時、凍結した水柱によってリード板の開弁が妨げられるおそれがある。その結果、リード板の開弁作動が悪化し、排気中に送り込む空気の流量が不足したり、リード板の振動により異音が生じたりすることが懸念される。
【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、リード板の開弁作動の悪化を抑制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、流体供給源から内燃機関の排気通路に供給する流体の流れを制御する流体制御弁装置であって、ハウジングとリード板と第１規制部材とを備えている。ハウジングは、流体供給源と排気通路との間に設けられ、流体供給源から排気通路に供給する流体が流れる流体通路、および、流体通路の途中に形成される第１弁座部を有している。リード板は、外縁部がハウジングに固定されるようにして流体通路に設けられる。リード板は、流体供給源側の流体と排気通路側の流体との圧力差により湾曲するよう変形し、前記外縁部とは反対側が第１弁座部から離間し開弁することで、流体通路の流体供給源側から排気通路側への流体の流れを許容する。リード板は、前記外縁部とは反対側が第１弁座部に当接し閉弁することで、流体通路の排気通路側から流体供給源側への流体の流れを遮断する。すなわち、リード板は、流体通路において、排気通路側から流体供給源側への流体の逆流を防止する逆止弁として機能する。第１規制部材は、リード板の前記外縁部をハウジングに固定する固定部、当該固定部からリード板とは反対側へ所定の長さ延びるよう形成される中間部、および、当該中間部の固定部とは反対側の端部からリード板に対し略平行となるように、または、リード板から遠ざかるように延伸するよう形成される延伸部を有している。第１規制部材は、リード板の開弁時、延伸部がリード板に当接することでリード板の変形を規制する。これにより、リード板が過度に変形することで塑性変形すること、あるいは、折損すること等を抑制することができる。
【０００８】
本発明では、第１規制部材が中間部を有するため、リード板が閉弁しているとき、リード板と延伸部との間には、所定の大きさの隙間が形成された状態となる。そのため、例えば内燃機関の停止後、流体通路の温度が低下することでリード板と延伸部との隙間において排気中の水蒸気が凝縮水になったとしても、当該隙間には水柱（液柱）が形成され難い。これにより、リード板と延伸部との隙間に凝縮水がある状態で周囲の温度が氷点下になり凝縮水が凍結しても、内燃機関の再始動時、凍結した凝縮水によってリード板の開弁が妨げられるのを防ぐことができる。したがって、リード板の開弁作動の悪化を抑制することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、ハウジングは、流体通路の途中に形成される第２弁座部を有している。そして、本発明は、弁部材と可動コアと電磁駆動部とをさらに備えている。弁部材は、第２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する。弁部材は、第２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、弁部材に設けられている。電磁駆動部は、電力が供給されて磁束を生じることにより、可動コアとともに弁部材を開弁方向に吸引する。
本発明では、電磁駆動部に供給する電力を制御することにより、流体供給源から排気通路に供給する流体の供給のタイミングおよび流量を任意に制御することができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、第１規制部材の中間部は、リード板が閉弁しているとき、リード板と延伸部との間に液柱が形成されない程度以上の隙間が形成された状態となるよう、形成されている。そのため、例えば内燃機関の停止後、流体通路の温度が低下することでリード板と延伸部との隙間において排気中の水蒸気が凝縮水になったとしても、当該隙間に水柱（液柱）が形成されるのを確実に防ぐことができる。したがって、リード板の開弁作動の悪化を確実に抑制することができる。
【００１１】
上述のように請求項１〜３に記載の発明では、リード板が閉弁しているとき、リード板と延伸部との間には、所定の大きさの隙間が形成された状態となる。そのため、流体通路の流体供給源側の流体と排気通路側の流体との圧力差によっては、リード板が延伸部側へ大きく変形することが懸念される。リード板が大きく変形すると、リード板に生じる応力が過大となり、リード板の折損等を招くことが懸念される。
【００１２】
そこで、請求項４に記載の発明は、第２規制部材をさらに備えている。第２規制部材は、バイメタルにより形成され、第１規制部材の延伸部に設けられている。第２規制部材は、受熱することによりリード板側へ変形し、リード板の開弁時、リード板に当接することでリード板の変形を規制する。
【００１３】
本発明では、第２規制部材は、内燃機関始動後の排気の熱によりリード板側へ変形する。これにより、第２規制部材は、リード板の開弁時、リード板に当接することでリード板の過度の変形を規制する。したがって、リード板の開弁時、リード板に過大な応力が生じるのを防ぐことができる。
【００１４】
なお、本発明では、例えば内燃機関の停止後、流体通路の温度が低下すると、バイメタルにより形成された第２規制部材は、変形前の状態に戻る。そのため、リード板と第２規制部材との間には、所定の大きさの隙間が形成された状態となる。よって、流体通路の温度が低下することでリード板と第２規制部材との隙間において排気中の水蒸気が凝縮水になったとしても、当該隙間には水柱（液柱）が形成され難い。
【００１５】
請求項５に記載の発明では、第１規制部材の中間部は、リード板が閉弁しているとき、かつ、第２規制部材が受熱により変形していないとき、リード板と第２規制部材との間に液柱が形成されない程度以上の隙間が形成された状態となるよう、形成されている。そのため、例えば内燃機関の停止後、流体通路の温度が低下することでリード板と第２規制部材との隙間において排気中の水蒸気が凝縮水になったとしても、当該隙間に水柱（液柱）が形成されるのを確実に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【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】（Ａ）は本発明の第１実施形態による流体制御弁装置のリード板およびその近傍を示す図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）はリード板が開弁した状態を示す断面図。
【図３】（Ａ）は本発明の第２実施形態による流体制御弁装置のリード板およびその近傍を示す図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）はリード板が開弁した状態を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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）
【００１８】
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および２に示す。
図１に示すように、流体制御弁装置１は、流体供給源としてのポンプ２と内燃機関（以下、「エンジン」という。）３の排気通路４との間に設けられる。ポンプ２は、車両のエンジン３からの排気が流れる排気通路４に、流体としての空気を供給することで、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。流体制御弁装置１は、ポンプ２から排気通路４に供給する空気の断続を制御するよう作動する。
【００１９】
流体制御弁装置１は、ハウジング１０、リード板２０、第１規制部材３０、弁部材４０、可動コア４３および電磁駆動部５０等を備えている。
ハウジング１０は、第１ハウジング１１、第２ハウジング１２および板部材１３等を有している。第１ハウジング１１、第２ハウジング１２および板部材１３は、例えば金属により形成されている。第１ハウジング１１は、内部空間と外部空間とを接続する開口１４、１５、１６を有している。第２ハウジング１２は、内部空間と外部空間とを接続する開口１７、１８を有している。板部材１３は、第２ハウジング１２の開口１８を塞ぐようにして設けられている。板部材１３の中央には穴１９が形成されている。
【００２０】
第２ハウジング１２は、開口１８の外周縁部が第１ハウジング１１の開口１６の外周部に当接するようにして、第１ハウジング１１に接合されている。これにより、板部材１３は、第１ハウジング１１と第２ハウジング１２との間に挟み込まれた状態となる。より具体的には、板部材１３は、第１ハウジング１１と第２ハウジング１２との間に挟み込まれた環状部材６と、第２ハウジング１２との間に挟み込まれている。
【００２１】
第１ハウジング１１の開口１５の内側には、後述する電磁駆動部５０が挿入されている。これにより、第１ハウジング１１および第２ハウジング１２の内部に、開口１４と開口１７とを連通する流体通路５が形成されている。開口１４はポンプ２に接続され、開口１７は排気通路４に接続される。これにより、ポンプ２から吐出された空気は、流体通路５を流れて排気通路４に供給される。すなわち、ポンプ２から吐出された空気は、第１ハウジング１１の開口１４、開口１６、第２ハウジング１２の開口１８、板部材１３の穴１９、開口１７を経由して排気通路４に供給される。
【００２２】
図２に示すように、板部材１３および穴１９は、略矩形状に形成されている。板部材１３の開口１７側の面の穴１９の外周には、環状のシール部１３１が設けられている。シール部１３１は、例えばゴムにより形成されている。
【００２３】
リード板２０は、例えばステンレス等の金属薄板により略矩形状に形成されている。そのため、リード板２０は、一方の面側から圧力を加えると他方の面側へ変形可能である。リード板２０は、シール部１３１に当接可能に設けられている。本実施形態では、リード板２０には、フッ素樹脂によるコーティングが施されている。
【００２４】
第１規制部材３０は、例えばステンレス等の金属板を折り曲げ加工することにより形成されている。第１規制部材３０は、リード板２０より板厚が大きく設定されている。第１規制部材３０は、リード板２０の開口１７側に設けられている。第１規制部材３０は、固定部３１、中間部３２および延伸部３３を有している。
【００２５】
固定部３１は、板部材１３との間にリード板２０の外縁部２１、すなわちリード板２０の４つの辺のうち１つの辺の内側部分を挟み込むようにして、ねじ７により板部材１３に固定されている。これにより、リード板２０の外縁部２１は、固定部３１によって板部材１３に固定されている。中間部３２は、固定部３１からリード板２０とは反対側へ所定の長さ延びるよう形成されている。延伸部３３は、中間部３２の固定部３１とは反対側の端部からリード板２０に対し略平行となるように延伸するよう形成されている。延伸部３３には、穴３４が形成されている。
【００２６】
上記構成により、リード板２０がシール部１３１の全周に当接しているとき、リード板２０と延伸部３３との間には、所定の大きさｄ１の隙間が形成された状態となる（図２（Ｂ）参照）。ｄ１は、リード板２０と延伸部３３との間に液柱が形成されない程度の大きさに設定されている。本実施形態では、ｄ１（ｍｍ）は、例えば約３ｍｍに設定されている。ｄ１は、第１規制部材３０の中間部３２の長さを変更することにより調節することができる。
【００２７】
リード板２０は、流体通路５におけるポンプ２側の流体の圧力が排気通路４側の流体の圧力より大きくなると、外縁部２１とは反対側が湾曲するよう変形しシール部１３１から離間する。このとき、流体通路５のポンプ２側から排気通路４側への流体の流れが許容される。なお、本実施形態では、リード板２０にフッ素樹脂によるコーティングが施されているため、リード板２０とシール部１３１との貼り付きが抑制されている。
【００２８】
一方、リード板２０は、流体通路５における排気通路４側の流体の圧力がポンプ２側の流体の圧力より大きくなると、外縁部２１とは反対側がシール部１３１に当接する。このとき、流体通路５の排気通路４側からポンプ２側への流体の流れが遮断される。
【００２９】
このように、リード板２０は、ポンプ２側の流体と排気通路４側の流体との圧力差により湾曲するよう変形し、外縁部２１とは反対側がシール部１３１から離間し開弁することで、流体通路５のポンプ２側から排気通路４側への流体の流れを許容する。一方、リード板２０は、外縁部２１とは反対側がシール部１３１に当接し閉弁することで、流体通路５の排気通路４側からポンプ２側への流体の流れを遮断する。すなわち、リード板２０は、流体通路５において、排気通路４側からポンプ２側への流体の逆流を防止する逆止弁として機能する。ここで、シール部１３１は、特許請求の範囲における「第１弁座部」に対応している。
第１規制部材３０は、リード板２０の開弁時、延伸部３３がリード板２０に当接することでリード板２０の過度の変形を規制する（図２（Ｃ）参照）。
【００３０】
図１に示すように、本実施形態では、第１ハウジング１１の開口１６の外周縁部の第２ハウジング１２側に、弁座部１１１が形成されている。
弁部材４０は、軸部４１と弁部４２とからなる。軸部４１は金属により棒状に形成されている。弁部４２は金属により円板状に形成され、軸部４１の一方の端部と一体に設けられている。弁部４２は、軸部４１が開口１６に挿通された状態で、弁座部１１１に当接可能である。
【００３１】
弁部材４０は、弁部４２が弁座部１１１から離間し開弁することで流体通路５の流体の流れを許容する。一方、弁部材４０は、弁部４２が弁座部１１１に当接し閉弁することで流体通路５の流体の流れを遮断する。ここで、弁座部１１１は、特許請求の範囲における「第２弁座部」に対応している。
可動コア４３は、磁性材料により略円筒状に形成され、弁部材４０の軸部４１の弁部４２とは反対側の端部に設けられている。
【００３２】
電磁駆動部５０は、固定コア５１、コイル５２およびヨーク５３等を有している。固定コア５１は、磁性材料により略円筒状に形成され、第１ハウジング１１の開口１５の内側に固定されている。固定コア５１は、内側に可動コア４３を軸方向へ往復移動可能に収容している。これにより、弁部材４０は、可動コア４３とともに軸方向へ往復移動可能である。可動コア４３の弁部４２側には、付勢部材８が設けられている。付勢部材８は、可動コア４３を弁部材４０の閉弁方向に付勢している。
【００３３】
コイル５２は、略円筒状に形成され、固定コア５１の径外側に設けられている。ヨーク５３は、磁性材料により略円筒状に形成され、固定コア５１およびコイル５２の径外側に設けられている。ヨーク５３は、コイル５２を覆うようにして設けられ、両端部が固定コア５１に当接している。
【００３４】
コイル５２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。コイル５２に接続するターミナル９を経由してコイル５２に電力が供給されると、コイル５２に磁束が生じ、可動コア４３、固定コア５１およびヨーク５３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４３は、付勢部材８の付勢力に抗して弁部材４０の開弁方向に吸引される。可動コア４３が弁部材４０の開弁方向に吸引されて移動すると、弁部材４０の弁部４２が弁座部１１１から離間し開弁する。弁部材４０が開弁しているとき、コイル５２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４３は、付勢部材８の付勢力により弁部材４０の閉弁方向に移動する。これにより、弁部材４０の弁部４２が弁座部１１１に当接し閉弁する。このように、ＥＣＵは、コイル５２に供給する電力を調節することにより、弁部材４０の開弁および閉弁に関する作動を制御可能である。
このように、電磁駆動部５０は、電力が供給されて磁束を生じることにより、可動コア４３とともに弁部材４０を開弁方向に吸引する。
【００３５】
次に、本実施形態による流体制御弁装置１の作動について説明する。
＜エンジン始動前＞
エンジン３の始動前、流体制御弁装置１およびリード板２０は、図１および図２（Ｂ）に示す状態である。
【００３６】
＜エンジン始動後＞
エンジン３が始動するとポンプ２が駆動される。ＥＣＵが電磁駆動部５０のコイル５２に電力を供給すると、弁部材４０が開弁する。この状態で、リード板２０のポンプ２側の流体の圧力が排気通路４側の流体の圧力より大きくなると、リード板２０は湾曲するよう変形し開弁する。これにより、ポンプ２から吐出された空気は、流体通路５を経由して排気通路４に供給される。その結果、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ことができる。
【００３７】
リード板２０の開弁時、第１規制部材３０は、延伸部３３の中間部３２とは反対側の端部がリード板２０の外縁部２１とは反対側の外縁部２２に当接することで、リード板２０の過度の変形を規制する（図２（Ｃ）参照）。
なお、リード板２０の排気通路４側の流体の圧力がポンプ２側の流体の圧力より大きくなると、リード板２０はシール部１３１に当接し閉弁する。これにより、流体通路５の排気通路４側からポンプ２側への流体の流れが遮断される。
ＥＣＵが電磁駆動部５０のコイル５２への電力の供給を停止すると、弁部材４０が閉弁する。これにより、ポンプ２から排気通路４への空気の供給が停止される。
ＥＣＵは、弁部材４０の開閉により、排気通路４への空気の供給を断続する。ＥＣＵは、排気通路４への空気の供給が十分に行われたと判断すると、ポンプ２の駆動を停止する。
【００３８】
＜エンジン停止後＞
エンジン３の運転が停止すると、流体制御弁装置１およびリード板２０は、図１および図２（Ｂ）に示す状態になる。この状態で、流体通路５の温度が低下すると、リード板２０と第１規制部材３０の延伸部３３との間において排気中の水蒸気が凝縮水となってリード板２０および延伸部３３に付着することがある（図２（Ｂ）参照）。本実施形態では、リード板２０と延伸部３３との間には、液柱が形成されない程度以上の大きさｄ１の隙間が形成されている。そのため、リード板２０と延伸部３３との間に水柱が形成されるのを防ぐことができる。
【００３９】
また、リード板２０および延伸部３３に凝縮水が付着した状態で周囲の温度が氷点下になった場合、凝縮水は凍結する。しかしながら、本実施形態では、リード板２０と延伸部３３との間に凝縮水の水柱は形成されないため、凝縮水が凍結しても、凍結した凝縮水によってリード板２０と延伸部３３とが接続されるような状況を回避することができる。
【００４０】
＜エンジン再始動後＞
エンジン３が再始動した直後は、リード板２０は、図２（Ｂ）に示す状態である。この状態でポンプ２が駆動され弁部材４０が開弁すると、リード板２０は、湾曲するように変形し開弁する。本実施形態では、エンジン停止時にリード板２０と延伸部３３との間の凝縮水が凍結しても、リード板２０と延伸部３３とが凍結した凝縮水によって接続されることがないため、エンジン再始動直後におけるリード板２０の開弁動作は円滑に保たれる。
【００４１】
以上説明したように、本実施形態では、第１規制部材３０が中間部３２を有するため、リード板２０が閉弁しているとき、リード板２０と延伸部３３との間には、所定の大きさｄ１の隙間が形成された状態となる。そのため、例えばエンジン３の停止後、流体通路５の温度が低下することでリード板２０と延伸部３３との隙間において排気中の水蒸気が凝縮水になったとしても、当該隙間には水柱（液柱）が形成され難い。これにより、リード板２０と延伸部３３との隙間に凝縮水がある状態で周囲の温度が氷点下になり凝縮水が凍結しても、エンジン３の再始動時、凍結した凝縮水によってリード板２０の開弁が妨げられるのを防ぐことができる。したがって、リード板２０の開弁作動の悪化を抑制することができる。
【００４２】
また、本実施形態では、ハウジング１０は、流体通路５の途中に形成される弁座部１１１を有している。そして、本実施形態は、弁部材４０と可動コア４３と電磁駆動部５０とをさらに備えている。弁部材４０は、弁座部１１１から離間し開弁することで流体通路５の流体の流れを許容する。弁部材４０は、弁座部１１１に当接し閉弁することで流体通路５の流体の流れを遮断する。可動コア４３は、弁部材４０に設けられている。電磁駆動部５０は、電力が供給されて磁束を生じることにより、可動コア４３とともに弁部材４０を開弁方向に吸引する。
本実施形態では、電磁駆動部５０に供給する電力を制御することにより、ポンプ２から排気通路４に供給する空気の供給のタイミングおよび流量を任意に制御することができる。
【００４３】
また、本実施形態では、第１規制部材３０の中間部３２は、リード板２０が閉弁しているとき、リード板２０と延伸部３３との間に液柱が形成されない程度（ｄ１）の隙間が形成された状態となるよう、形成されている。そのため、例えばエンジン３の停止後、流体通路５の温度が低下することでリード板２０と延伸部３３との隙間において排気中の水蒸気が凝縮水になったとしても、当該隙間に水柱（液柱）が形成されるのを確実に防ぐことができる。したがって、リード板２０の開弁作動の悪化を確実に抑制することができる。
【００４４】
（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３に示す。第２実施形態は、装置の構成要素が１つ多い点で、第１実施形態と異なる。
【００４５】
第２実施形態は、第１実施形態の構成に加え、第２規制部材６０をさらに備えている。
第２規制部材６０は、バイメタルの薄板により略矩形状に形成されている。第２規制部材６０は、第１規制部材３０の延伸部３３に設けられている。第２規制部材６０は、外縁部６１、すなわち第２規制部材６０の４つの辺のうち１つの辺の内側部分が、延伸部３３の中間部３２とは反対側端部の開口１７（排気通路４）側の面に接合されている。第２規制部材６０の外縁部６１とは反対側は、延伸部３３の穴３４を通り、外縁部６２が延伸部３３のリード板２０側に位置している。
【００４６】
第２規制部材６０は、周囲の温度が所定の温度以下のとき、外縁部６２が延伸部３３のリード板２０側の面に当接した状態となる（図３（Ｂ）参照）。一方、第２規制部材６０は、周囲の温度が所定の温度より大きくなると、受熱することで、外縁部６２がリード板２０側へ変形した状態となる（図３（Ｃ）参照）。このとき、第２規制部材６０は、リード板２０の外縁部２１と外縁部２２との間の部分に当接することでリード板２０の過度の変形を規制する。
【００４７】
リード板２０がシール部１３１の全周に当接しているとき、かつ、第２規制部材６０が受熱により変形していないとき、リード板２０と第２規制部材６０との間には、所定の大きさｄ２の隙間が形成された状態となる（図３（Ｂ）参照）。ｄ２は、リード板２０と第２規制部材６０との間に液柱が形成されない程度の大きさに設定されている。本実施形態では、ｄ２（ｍｍ）は、例えば約３ｍｍに設定されている。ｄ２は、第１規制部材３０の中間部３２の長さを変更することにより調節することができる。
【００４８】
次に、本実施形態による流体制御弁装置の作動について説明する。
＜エンジン始動前＞
エンジン３の始動前、リード板２０は、図３（Ｂ）に示す状態である。
【００４９】
＜エンジン始動後＞
エンジン３が始動しポンプ２が駆動され弁部材４０が開弁すると、リード板２０は湾曲するよう変形し開弁する。
エンジン始動直後においては流体通路５の温度が所定の温度以下のため、第２規制部材６０は、外縁部６２が延伸部３３のリード板２０側の面に当接した状態である。この状態において、リード板２０が開弁するとき、リード板２０は、外縁部２２が第１規制部材３０の延伸部３３の中間部３２とは反対側の端部に当接することで、過度の変形が規制される。
【００５０】
エンジン３が始動し暫くすると、排気の熱により流体通路５が所定の温度より大きくなる。これにより、第２規制部材６０は、受熱することで外縁部６２がリード板２０側へ変形する。この状態において、リード板２０が開弁するとき、リード板２０は、外縁部２２が延伸部３３の中間部３２とは反対側の端部に当接するとともに、外縁部２１と外縁部２２との間の部分が第２規制部材６０の外縁部６２に当接することで、過度の変形が規制される。
【００５１】
＜エンジン停止後＞
エンジン３の運転が停止し、流体通路５の温度が所定の温度以下になると、リード板２０および第２規制部材６０は、図３（Ｂ）に示す状態になる。この状態で、流体通路５の温度がさらに低下すると、リード板２０と第１規制部材３０の延伸部３３および第２規制部材６０との間において排気中の水蒸気が凝縮水となってリード板２０、延伸部３３および第２規制部材６０に付着することがある（図３（Ｂ）参照）。本実施形態では、リード板２０と第２規制部材６０との間には、液柱が形成されない程度以上の大きさｄ２の隙間が形成されている。そのため、リード板２０と第２規制部材６０との間に水柱が形成されるのを防ぐことができる。
【００５２】
また、リード板２０、延伸部３３および第２規制部材６０に凝縮水が付着した状態で周囲の温度が氷点下になった場合、凝縮水は凍結する。しかしながら、本実施形態では、リード板２０と第２規制部材６０との間に凝縮水の水柱は形成されないため、凝縮水が凍結しても、凍結した凝縮水によってリード板２０と第２規制部材６０とが接続されるような状況を回避することができる。
【００５３】
＜エンジン再始動後＞
エンジン３が再始動した直後は、リード板２０および第２規制部材６０は、図３（Ｂ）に示す状態である。この状態でポンプ２が駆動され弁部材４０が開弁すると、リード板２０は、湾曲するように変形し開弁する。本実施形態では、エンジン停止時にリード板２０と第２規制部材６０との間の凝縮水が凍結しても、リード板２０と第２規制部材６０とが凍結した凝縮水によって接続されることがないため、エンジン再始動直後におけるリード板２０の開弁動作は円滑に保たれる。
【００５４】
ここで、第２実施形態と第１実施形態とを対比する。第１実施形態では、リード板２０が閉弁しているとき、リード板２０と延伸部３３との間には、所定の大きさｄ１の隙間が形成された状態となる。そのため、流体通路５のポンプ２側の流体と排気通路４側の流体との圧力差によっては、特にリード板２０の外縁部２１と外縁部２２との間の部分が延伸部３３側へ大きく変形することが懸念される（図２（Ｃ）に示す一点鎖線参照）。リード板２０が大きく変形すると、リード板２０に生じる応力が過大となり、リード板２０の折損を招くことが懸念される。
【００５５】
そこで、第２実施形態は、第２規制部材６０をさらに備えている。第２規制部材６０は、エンジン始動後の排気の熱によりリード板２０側へ変形する。これにより、第２規制部材６０は、リード板２０の開弁時、リード板２０の外縁部２１と外縁部２２との間の部分に当接することでリード板２０の過度の変形を規制する。したがって、リード板２０の開弁時、リード板２０に過大な応力が生じるのを防ぐことができる。
【００５６】
なお、本実施形態では、例えばエンジン３の停止後、流体通路５の温度が低下すると、バイメタルにより形成された第２規制部材６０は、変形前の状態に戻る。そのため、リード板２０と第２規制部材６０との間には、所定の大きさｄ２の隙間が形成された状態となる。よって、流体通路５の温度が低下することでリード板２０と第２規制部材６０との隙間において排気中の水蒸気が凝縮水になったとしても、当該隙間には水柱（液柱）が形成され難い。
【００５７】
また、本実施形態では、第１規制部材３０の中間部３２は、リード板２０が閉弁しているとき、かつ、第２規制部材６０が受熱により変形していないとき、リード板２０と第２規制部材６０との間に液柱が形成されない程度（ｄ２）の隙間が形成された状態となるよう、形成されている。そのため、例えばエンジン３の停止後、流体通路５の温度が低下することでリード板２０と第２規制部材６０との隙間において排気中の水蒸気が凝縮水になったとしても、当該隙間に水柱（液柱）が形成されるのを確実に防ぐことができる。
【００５８】
（他の実施形態）
上述の第１実施形態では、第１規制部材３０の中間部３２は、リード板２０が閉弁しているとき、リード板２０と延伸部３３との間に液柱が形成されない程度（ｄ１）の隙間が形成された状態となるよう、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、中間部３２は、リード板２０が閉弁しているとき、ｄ１が０より大きくなるよう形成されていればよい。
【００５９】
また、上述の第２実施形態では、第１規制部材３０の中間部３２は、リード板２０が閉弁しているとき、かつ、第２規制部材６０が受熱により変形していないとき、リード板２０と第２規制部材６０との間に液柱が形成されない程度（ｄ２）の隙間が形成された状態となるよう、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、中間部３２は、リード板２０が閉弁しているとき、かつ、第２規制部材６０が受熱により変形していないとき、ｄ２が０より大きくなるよう形成されていればよい。
【００６０】
また、上述の実施形態では、第１規制部材の延伸部が、中間部の固定部とは反対側の端部からリード板に対し略平行となるように延伸するよう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、第１規制部材の延伸部が、リード板から遠ざかるように延伸するよう形成されることとしてもよい。
【００６１】
また、上述の第２実施形態では、第２規制部材が、第１規制部材の延伸部の中間部とは反対側端部の排気通路側の面に接合される例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、第２規制部材は、延伸部の中間部とは反対側端部のリード板側の面に接合されることとしてもよい。また、第２規制部材は、どのような大きさおよび形状で形成してもよい。
【００６２】
本発明の流体制御弁装置は、空気に限らず、他の流体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】
【００６３】
１ ・・・・・流体制御弁装置
２ ・・・・・ポンプ（流体供給源）
３ ・・・・・エンジン（内燃機関）
４ ・・・・・排気通路
５ ・・・・・流体通路
１０ ・・・・ハウジング
１１ ・・・・第１ハウジング（ハウジング）
１２ ・・・・第２ハウジング（ハウジング）
１３ ・・・・板部材（ハウジング）
１３１ ・・・シール部（第１弁座部）
２０ ・・・・リード板
２１ ・・・・外縁部
３０ ・・・・第１規制部材
３１ ・・・・固定部
３２ ・・・・中間部
３３ ・・・・延伸部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体供給源から内燃機関の排気通路に供給する流体の流れを制御する流体制御弁装置であって、
前記流体供給源と前記排気通路との間に設けられ、前記流体供給源から前記排気通路に供給する流体が流れる流体通路、および、当該流体通路の途中に形成される第１弁座部を有するハウジングと、
外縁部が前記ハウジングに固定されるようにして前記流体通路に設けられ、前記流体供給源側の流体と前記排気通路側の流体との圧力差により湾曲するよう変形し前記外縁部とは反対側が前記第１弁座部から離間し開弁することで前記流体供給源側から前記排気通路側への流体の流れを許容し、前記外縁部とは反対側が前記第１弁座部に当接し閉弁することで前記排気通路側から前記流体供給源側への流体の流れを遮断するリード板と、
前記外縁部を前記ハウジングに固定する固定部、当該固定部から前記リード板とは反対側へ所定の長さ延びるよう形成される中間部、および、当該中間部の前記固定部とは反対側の端部から前記リード板に対し略平行となるように、または、前記リード板から遠ざかるように延伸するよう形成される延伸部を有し、前記リード板の開弁時、前記延伸部が前記リード板に当接することで前記リード板の変形を規制する第１規制部材と、
を備えていることを特徴とする流体制御弁装置。
【請求項２】
前記ハウジングは、前記流体通路の途中に形成される第２弁座部を有し、
前記第２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、前記第２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、
前記弁部材に設けられる可動コアと、
電力が供給されて磁束を生じることにより、前記可動コアとともに前記弁部材を開弁方向に吸引する電磁駆動部と、をさらに備え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】
前記中間部は、前記リード板が閉弁しているとき、前記リード板と前記延伸部との間に液柱が形成されない程度以上の隙間が形成された状態となるよう、形成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】
バイメタルにより形成され、前記延伸部に設けられ、受熱することにより前記リード板側へ変形し、前記リード板の開弁時、前記リード板に当接することで前記リード板の変形を規制する第２規制部材をさらに備え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】
前記中間部は、前記リード板が閉弁しているとき、かつ、前記第２規制部材が受熱により変形していないとき、前記リード板と前記第２規制部材との間に液柱が形成されない程度以上の隙間が形成された状態となるよう、形成されていることを特徴とする請求項４に記載の流体制御弁装置。
【請求項１】
流体供給源から内燃機関の排気通路に供給する流体の流れを制御する流体制御弁装置であって、
前記流体供給源と前記排気通路との間に設けられ、前記流体供給源から前記排気通路に供給する流体が流れる流体通路、および、当該流体通路の途中に形成される第１弁座部を有するハウジングと、
外縁部が前記ハウジングに固定されるようにして前記流体通路に設けられ、前記流体供給源側の流体と前記排気通路側の流体との圧力差により湾曲するよう変形し前記外縁部とは反対側が前記第１弁座部から離間し開弁することで前記流体供給源側から前記排気通路側への流体の流れを許容し、前記外縁部とは反対側が前記第１弁座部に当接し閉弁することで前記排気通路側から前記流体供給源側への流体の流れを遮断するリード板と、
前記外縁部を前記ハウジングに固定する固定部、当該固定部から前記リード板とは反対側へ所定の長さ延びるよう形成される中間部、および、当該中間部の前記固定部とは反対側の端部から前記リード板に対し略平行となるように、または、前記リード板から遠ざかるように延伸するよう形成される延伸部を有し、前記リード板の開弁時、前記延伸部が前記リード板に当接することで前記リード板の変形を規制する第１規制部材と、
を備えていることを特徴とする流体制御弁装置。
【請求項２】
前記ハウジングは、前記流体通路の途中に形成される第２弁座部を有し、
前記第２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、前記第２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、
前記弁部材に設けられる可動コアと、
電力が供給されて磁束を生じることにより、前記可動コアとともに前記弁部材を開弁方向に吸引する電磁駆動部と、をさらに備え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】
前記中間部は、前記リード板が閉弁しているとき、前記リード板と前記延伸部との間に液柱が形成されない程度以上の隙間が形成された状態となるよう、形成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】
バイメタルにより形成され、前記延伸部に設けられ、受熱することにより前記リード板側へ変形し、前記リード板の開弁時、前記リード板に当接することで前記リード板の変形を規制する第２規制部材をさらに備え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】
前記中間部は、前記リード板が閉弁しているとき、かつ、前記第２規制部材が受熱により変形していないとき、前記リード板と前記第２規制部材との間に液柱が形成されない程度以上の隙間が形成された状態となるよう、形成されていることを特徴とする請求項４に記載の流体制御弁装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−３２７１６（Ｐ２０１３−３２７１６Ａ）
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６８２４７（Ｐ２０１１−１６８２４７）
【出願日】平成２３年８月１日（２０１１．８．１）
【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２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１日（２０１１．８．１）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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