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公開番号2021195878
公報種別公開特許公報(A)
公開日20211227
出願番号2020100926
出願日20200610
発明の名称弁装置
出願人株式会社デンソー
代理人特許業務法人 サトー国際特許事務所
主分類F02M 61/04 20060101AFI20211129BHJP(燃焼機関;熱ガスまたは燃焼生成物を利用する機関設備)
要約【課題】ニードル弁の着座摩耗及びシート面のエロージョン摩耗の双方を抑制する。
【解決手段】弁装置(11)は、流体流路(14)を備えるボディ(12)と、ボディの先端部に別体に設けられ流体流路に連続し先端側に行くほど径小となるテーパ面状をなすシート面(15)と、そのシート面の先端に連続する径小な流体出口部(16)とを有する先端ノズル部(13)と、流体流路内に位置して設けられ先細り状の棒状をなしシート面に接触して流体出口部を閉塞する閉塞位置と該シート面から離間する開放位置との間で進退するニードル弁(18)とを備える。そして、ニードル弁の先端には、閉塞位置でシート面に接触するセラミック製のボール(20)が設けられており、シート面の表面には、高硬度材料がコーティングされたコーティング層(15)が形成されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
流体流路(14)を備えるボディ(12)と、
前記ボディの先端部に別体に設けられ、前記流体流路に連続し先端側に行くほど径小となるテーパ面状をなすシート面(15)と、そのシート面の先端に連続する径小な流体出口部(16)とを有する先端ノズル部(13)と、
前記流体流路内に位置して設けられ、先細り状の棒状をなし、前記シート面に接触して前記流体出口部を閉塞する閉塞位置と、該シート面から離間する開放位置との間で進退するニードル弁(18)とを備えると共に、
前記ニードル弁の先端には、閉塞位置で前記シート面に接触するセラミック製のボール(20)が設けられており、
前記シート面の表面には、高硬度材料がコーティングされたコーティング層(17)が形成されている弁装置。
続きを表示(約 330 文字)【請求項2】
前記セラミック製のボールには、ビッカース硬さHV1300以上の材料が採用されている請求項1記載の弁装置。
【請求項3】
前記ニードル弁は、前記流体流路の内周面を摺動するように構成されていると共に、その外周には、円周方向に沿う複数箇所に高さの小さい円弧状カット部(19a)が設けられている請求項1又は2記載の弁装置。
【請求項4】
前記ニードル弁には、前記流体を戻すためのリターン穴の形成が省略されている請求項1から3のいずれか一項に記載の弁装置。
【請求項5】
前記流体出口部には、先端側により径小なオリフィス部(16a)が設けられている請求項1から4のいずれか一項に記載の弁装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、ニードル弁を備える弁装置に関する。
続きを表示(約 2,200 文字)【背景技術】
【0002】
例えば、内燃機関においてコモンレールに燃料を供給するサプライポンプの吐出量などの性能検査を行うベンチ設備にあっては、サプライポンプからの燃料を、ニードル弁を用いたコントロールバルブを介してコモンレールに供給することが行われる。この場合、コントロールバルブにおいては、ニードル弁の押え力をパルスモータの移動量で制御することにより、燃料の供給圧力を、一定例えば250MPaに制御している。この種のニードル弁を備える弁装置は、例えば特許文献1などで知られている。
【0003】
図4は、この種のニードル弁を用いた弁装置1の従来構成を示している。即ち、ボディ2には燃料流路3が設けられており、ボディ2の先端部には、燃料流路3に連続して、テーパ状のシート面4を介して径小な燃料出口部5が設けられている。図4では便宜上、ボディ2のハッチングを省略している。燃料出口部5は、先端側により径小となったオリフィス部5aを有している。一方、燃料流路3内には、ニードル弁6が進退移動可能に設けられている。このニードル弁6は、棒状をなす軸部の先端に円錐状のテーパ面部6aを有している。また、ニードル弁6には、燃料を戻すためのリターン穴7が形成されている。尚、ニードル弁6の軸部は、円の外周部の3箇所が部分的に円弧状にカットされた断面形状をなしている。
【0004】
図示はしないが、ニードル弁6は、図示しないコイルばねのばね力により先端側に付勢され、通常時にはテーパ面部6aがシート面4に密着して燃料出口部5を塞ぐ閉塞位置にある。そして、モータやソレノイド等を駆動源とした駆動機構により、ニードル弁6が後方の開放位置に移動されることにより、テーパ面部6aがシート面4から離間し、燃料出口部5を開放させるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
特開2005−207299号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記構成の弁装置1にあっては、ニードル弁6が開放位置から閉塞位置に移動する際に、テーパ面部6aの途中部が、シート面4の外周縁部つまり、燃料流路3との境界部に衝突し、その衝突が繰り返されることによって、テーパ面部6aに着座摩耗が発生する虞がある。特に、上記のようにサプライポンプの性能検査に用いる場合には、燃料の吐出圧力が従来の200MPaから250MPaに高圧化される事情があり、この高圧化に伴いコイルばねのばね力が増大し、衝突時の衝撃力も大きくなってニードル弁6の寿命が短くなる不具合があった。
【0007】
また、上記した高圧化に伴い、ニードル弁6の着座摩耗の問題だけでなく、開弁時の燃料の流速の増大に伴いシート面4におけるエロージョン磨耗の問題も生じていた。上記特許文献1では、ニードル弁の先端部の表面に、DLC(ダイヤモンドライクカーボン)のコーティングを施すことにより、摩擦抵抗を低減することが考えられている。しかしながら、シート面4に対するニードル弁6の衝突時の衝撃力自体を抑制するものではないため、着座摩耗の防止にさほど効果的であるとは言えなかった。また、シート面4のエロージョン摩耗に関しては抑制することはできなかった。
【0008】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、ニードル弁を備えたものにあって、ニードル弁の着座摩耗及びシート面のエロージョン摩耗の双方を抑制することができる弁装置を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記目的を達成するために、本発明の弁装置(11)は、流体流路(14)を備えるボディ(12)と、前記ボディの先端部に別体に設けられ、前記流体流路に連続し先端側に行くほど径小となるテーパ面状をなすシート面(15)と、そのシート面の先端に連続する径小な流体出口部(16)とを有する先端ノズル部(13)と、前記流体流路内に位置して設けられ、先細り状の棒状をなし、前記シート面に接触して前記流体出口部を閉塞する閉塞位置と、該シート面から離間する開放位置との間で進退するニードル弁(18)とを備えると共に、前記ニードル弁の先端には、閉塞位置で前記シート面に接触するセラミック製のボール(20)が設けられており、前記シート面の表面には、高硬度材料がコーティングされたコーティング層(15)が形成されている。
【0010】
これによれば、ニードル弁の開放位置では、ニードル弁の先端がシート面から離間して流体出口部を開放させ、流体流路内に加圧状で供給されている高圧の液体が流体出口部から吐出される。ニードル弁の閉塞位置では、ニードル弁の先端のボールが、テーパ面状のシート面に接触することにより、流体出口部が閉塞状態とされる。このとき、ニードル弁が開放位置から閉塞位置に移動する際には、ボールの外周の球面とテーパ状のシート面との衝突となるので、ニードル弁の円錐状面がシート面の外周縁のコーナー部に衝突する場合と比べて、衝突力を小さく済ませることができる。
(【0011】以降は省略されています)

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