特許 5945536 安全バルブ及び燃料蒸気バルブアセンブリ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5945536

(24)【登録日】2016年6月3日

(45)【発行日】2016年7月5日

(54)【発明の名称】安全バルブ及び燃料蒸気バルブアセンブリ

(51)【国際特許分類】

   F16K 31/10 20060101AFI20160621BHJP

   B60K 15/035 20060101ALI20160621BHJP

   F16K 31/06 20060101ALI20160621BHJP

【ＦＩ】

   F16K31/10

   B60K15/035 C

   F16K31/06 305L

   F16K31/06 385A

【請求項の数】20

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-521243(P2013-521243)

(86)(22)【出願日】2011年7月29日

(65)【公表番号】特表2013-535631(P2013-535631A)

(43)【公表日】2013年9月12日

(86)【国際出願番号】IB2011001765

(87)【国際公開番号】WO2012014061

(87)【国際公開日】20120202

【審査請求日】2014年5月12日

(31)【優先権主張番号】61/368,797

(32)【優先日】2010年7月29日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】390033020

【氏名又は名称】イートン コーポレーション

【氏名又は名称原語表記】ＥＡＴＯＮ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ

(74)【代理人】

【識別番号】100068618

【弁理士】

【氏名又は名称】萼 経夫

(74)【代理人】

【識別番号】100104145

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 嘉夫

(74)【代理人】

【識別番号】100109690

【弁理士】

【氏名又は名称】小野塚 薫

(74)【代理人】

【識別番号】100104385

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 勉

(74)【代理人】

【識別番号】100135035

【弁理士】

【氏名又は名称】田上 明夫

(74)【代理人】

【識別番号】100131266

【弁理士】

【氏名又は名称】▲高▼ 昌宏

(72)【発明者】

【氏名】ケラー、ロバート、ディー

【審査官】 柏原 郁昭

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−３１７７０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２４７７３０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｋ ３１／１０

Ｂ６０Ｋ １５／０３５

Ｆ１６Ｋ ３１／０６

Ｆ０２Ｍ ２５／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１ポート（１２）、第２ポート（１４）、及び、該第２ポートに前記第１ポートを接続し、また、シート面（５６）を備えた通路（１６）を含んだ、バルブボディ（１１）と、
シール（４４）及びポペット（４２）を備え、前記通路内に配置される第１バルブと、
前記バルブボディ内に配置されたソレノイド（２６）と、
を含むバルブアセンブリ（１０）であって、
前記シールは、前記通路内の前記シート面に対する着座位置と非着座位置との間で移動可能であり、
前記ポペットは、前記ポペットが前記シールを持ち上げて、前記第１ポートを前記第２ポートに流体接続する持ち上げ位置と、前記ポペットが前記シールに対してシールし、かつ、前記シールが前記着座位置にあるシール位置と、前記ポペットが前記シールからシール解除して、前記第１ポートを前記第２ポートに流体接続する低位置との間で移動可能であり、
前記ソレノイドは、前記ソレノイドが励磁されたときに、少なくとも前記ポペットを移動させるように連結されたアーマチュア（３４）を含む、ことを特徴とするバルブアセンブリ（１０）。

【請求項2】

前記バルブボディは、さらに、前記第１バルブの上側にダイヤフラム（１５）を含み、前記ダイヤフラムは、前記ポペットに接続され、前記第２ポートからの流体圧力によって前記第１バルブに作用する上下方向の力を相殺する上下方向の力を、前記第１バルブに付与するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のバルブアセンブリ。

【請求項3】

前記シールは、さらに、前記第２ポートに面し、第１実効直径（６６）を有する第１側（６２）、及び、前記第１ポートに面し、第２実効直径（６０）を有する第２側（５８）を含み、
前記ポペットは、さらに、前記第２ポートに面し、第３実効直径（７９）を有する第３側（６５），及び，前記第１ポートに面し、第４実効直径（８１）を有する第４側（７４）を含み、
前記第１ポートにおける第１圧力が、第１所定値に到達した場合、前記第１ポートにおける前記第１圧力は、前記ポペットを前記持ち上げ位置に持ち上げるように、前記第４側に作用する、ことを特徴とする請求項１に記載のバルブアセンブリ。

【請求項4】

前記第２ポートにおける第２圧力が、第２所定値に到達した場合、前記第２圧力は、前記シールを前記着座位置に着座させるように、前記シールの前記第１側に作用することを特徴とする請求項３に記載のバルブアセンブリ。

【請求項5】

前記バルブボディは、さらに、前記第１バルブの上側にダイヤフラム（１５）を含み、
前記ダイヤフラムは、第５実効直径（６８）を有する第５側（７０）を含み、前記第５側は、前記第２ポートからの前記第２圧力を受けるように構成されており、
前記第５実効直径，前記第３実効直径，及び，前記第１実効直径は、前記第３実効直径，及び，前記第１実効直径に作用する前記第２圧力の力が、前記第５実効直径に作用する前記第２圧力の力を相殺するように構成されていることを特徴とする請求項４に記載のバルブアセンブリ。

【請求項6】

前記ダイヤフラムは、さらに、第３圧力を受けるように構成された第６側（７１）を含むことを特徴とする請求項５に記載のバルブアセンブリ。

【請求項7】

前記第１ポートは、前記シール及び前記ポペットに第１圧力の流体を供給するように構成され、
前記ダイヤフラムは、前記ダイヤフラムの第１側（７０）で前記第２ポートからの流体圧力を受け、
前記バルブボディは、さらに、前記ダイヤフラムの第２側（７１）に第３圧力の流体を供給するように構成された第３ポート（７７）を含む、ことを特徴とする請求項２に記載のバルブアセンブリ。

【請求項8】

前記アーマチュアは、さらに、延長部分（４０）を含み、前記延長部分は、前記アーマチュアを前記ポペットに連結することを特徴とする請求項１に記載のバルブアセンブリ。

【請求項9】

前記バルブボディは、さらに、前記第１バルブの上側にダイヤフラム（１５）を含み、前記ダイヤフラムは、前記ポペットに接続され、前記第２ポートからの流体圧力によって前記第１バルブに作用する上下方向の力を相殺する上下方向の力を、前記第１バルブに付与するように構成されており、また、
前記延長部分は、前記ダイヤフラムを貫通することを特徴とする請求項８に記載のバルブアセンブリ。

【請求項10】

前記シールは、柔軟なシール部分（４５）及び剛性のある剛体ボディ部分（４６）を含むことを特徴とする請求項１に記載のバルブアセンブリ。

【請求項11】

前記バルブボディは、さらに、
第１端部において前記ポペットと接触し、かつ、第２端部において前記シールの前記剛体ボディ部分と接触した、第１スプリング（５４）と、
第３端部において前記バルブボディの一部分と接触し、かつ、第４端部において前記シールの前記剛体ボディ部分と接触した、第２スプリング（４８）と、を含み、
前記第１スプリングは、前記ポペットを前記シール位置に付勢し、
前記第２スプリングは、前記シールを前記着座位置に付勢する、ことを特徴とする請求項１０に記載のバルブアセンブリ。

【請求項12】

前記バルブボディは、さらに、前記シールの移動をガイドするように構成された複数のリッジ（４７）を含むことを特徴とする請求項１に記載のバルブアセンブリ。

【請求項13】

前記バルブボディは、さらに、第３ポート（８０），第４ポート（８２），及び，該第４ポートに前記第３ポートを接続し、また、第２シート面（９１）を備えた第２通路（８４）と、
第２シール（９０）及び第２ポペット（８８）を備え、前記第２通路内に配置される第２バルブと、
前記バルブボディ内に配置された第２ソレノイド（８６）と、
を含み、
前記第２シールは、前記第２通路内の前記第２シート面に対する着座位置と非着座位置との間で移動可能であり、
前記第２ポペットは、前記第２ポペットが前記第２シールを持ち上げて、前記第３ポートを前記第４ポートに流体接続する持ち上げ位置と、前記第２ポペットが前記第２シールに対してシールし、かつ、前記第２シールが前記着座位置にあるシール位置と、前記第２ポペットが前記第２シールからシール解除して、前記第３ポートを前記第４ポートに流体接続する低位置との間で移動可能であり、
前記第２ソレノイドは、前記第２ソレノイドが励磁されたときに、少なくとも前記第２ポペットを移動させるように連結された第２アーマチュア（１０２）を含み、
前記ソレノイドが励磁された場合、前記第１バルブは、超過圧力安全機能と超過真空安全機能のいずれか１つを提供し、
前記第２ソレノイドが励磁された場合、前記第２バルブは、超過圧力安全機能と超過真空安全機能のいずれか１つを提供する、ことを特徴とする請求項１に記載のバルブアセンブリ。

【請求項14】

前記ソレノイドは、前記ソレノイドが励磁されたときに、前記ポペットを前記持ち上げ位置に持ち上げるように構成されることを特徴とする請求項１に記載のバルブアセンブリ。

【請求項15】

前記ソレノイドは、前記ソレノイドが励磁されたときに、前記ポペットを前記低位置に下げるように構成されることを特徴とする請求項１に記載のバルブアセンブリ。

【請求項16】

第１圧力の流体に連通した第１ポート（１２）、第２圧力の流体に連通した第２ポート（１４）、及び、該第２ポートに前記第１ポートを接続し、また、シート面（５６）を備えた通路（１６）を含んだ、バルブボディ（１１）と、
シール（４４）及びポペット（４２）を備え、前記通路内に配置される第１バルブと、
前記バルブボディ内に配置されたソレノイド（２６）と、
を含むバルブアセンブリ（１０）であって、
前記シールは、前記通路内の前記シート面に対する着座位置と非着座位置との間で移動可能であり、
前記ポペットは、前記ポペットが前記第１圧力の流体に応じて前記シールを持ち上げて、前記第１ポートを前記第２ポートに流体接続する持ち上げ位置と、前記ポペットが前記シールに対してシールし、かつ、前記シールが前記着座位置にあるシール位置と、前記ポペットが前記シールからシール解除して、前記第１ポートを前記第２ポートに流体接続する低位置との間で移動可能であり、
前記ソレノイドは、前記ソレノイドが励磁されたときに、少なくとも前記ポペットを移動させるように連結されたアーマチュア（３４）を含む、ことを特徴とするバルブアセンブリ（１０）。

【請求項17】

前記シールは、さらに、前記第２ポートに面し、第１実効直径（６６）を有する第１側（６２）、及び、前記第１ポートに面し、第２実効直径（６０）を有する第２側（５８）を含み、
前記ポペットは、さらに、前記第２ポートに面し、第３実効直径（７９）を有する第３側（６５）、及び、前記第１ポートに面し、第４実効直径（８１）を有する第４側（７４）を含み、
前記バルブボディは、さらに、前記第１バルブの上側にダイヤフラム（１５）を含み、前記ダイヤフラムは、第５実効直径（６８）を有する第５側（７０）を含み、
前記第５側は、前記第２ポートからの前記第２圧力の流体を受けるように構成されており、
前記第５実効直径は、前記第５実効直径に作用する前記第２圧力の力が、前記第３実効直径、及び、前記第１実効直径に作用する前記第２圧力の力によって相殺されるように構成されていることを特徴とする請求項１６に記載のバルブアセンブリ。

【請求項18】

前記ダイヤフラムは、さらに、第３圧力を受けるように構成された第６側（７１）を含むことを特徴とする請求項１７に記載のバルブアセンブリ。

【請求項19】

燃料タンク（１８）及びカーボンキャニスタ（２０）を備えた車両の蒸気制御システムであって、該システムは、
前記燃料タンクに接続された第１ポート（１２）、前記カーボンキャニスタに接続された第２ポート（１４）、及び、該第２ポートに前記第１ポートを接続し、シート面（５６）を備えた通路（１６）を含んだ、バルブボディ（１１）と、
シール（４４）及びポペット（４２）を備え、前記通路内に配置された第１バルブと、
前記バルブボディ内に配置されたソレノイド（２６）と、
を含み、
前記シールは、前記通路内の前記シート面に対する着座位置と非着座位置との間で移動可能であり、
前記ポペットは、前記ポペットが前記燃料タンクからの燃料超過圧力に応じて前記シールを持ち上げる持ち上げ位置と、前記ポペットが前記シールに対してシールし、かつ、前記シールが前記着座位置にあるシール位置と、前記ポペットが前記燃料タンク内の真空状態に応じて前記シールからシール解除する低位置との間で移動可能であり、
前記ソレノイドは、前記ソレノイドが励磁されたときに、少なくとも前記ポペットを移動させるように連結されたアーマチュア（３４）を含む、ことを特徴とする蒸気制御システム。

【請求項20】

前記バルブボディは、さらに、前記第１バルブの上側にダイヤフラム（１５）を含み、前記ダイヤフラムは、前記ポペットに接続され、前記第２ポートからの流体圧力によって前記第１バルブに作用する上下方向の力を相殺する上下方向の力を、前記第１バルブに付与するように構成されており、
前記ダイヤフラムは、第１側（７０）及び第２側（７１）を含み、前記ダイヤフラムの前記第１側は、前記カーボンキャニスタからの流体圧力を受け、
前記バルブボディは、さらに、前記ダイヤフラムの前記第２側を他の流体圧力にさらす第３ポート（７７）を含むことを特徴とする請求項１９に記載の蒸気制御システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は２０１０年７月２９日に出願された米国仮出願６１／３６８，７９７号の利益を主張するものであり、この仮出願は、参照することによりその全体がここに組み込まれる。
本発明は、二つの構成要素間の流量を制御するため、特に、燃料タンクと蒸気を吸収するカーボンキャニスタとの間の燃料蒸気の流れを制御するためのバルブアセンブリに関する。

【背景技術】

【0002】

蒸気ベントバルブは、蒸気が所定の条件下で容器から放出されることを許容する様々な応用において用いられる。例えば、燃料蒸気は、燃料蒸気を吸収するカーボンキャニスタへ放出される。カーボンキャニスタは、後に、吸収した燃料蒸気が車両のエンジン内で燃焼されることでパージされる。

【0003】

概して、蒸気ベントバルブは、バルブに作用するタンク内の蒸気の圧力が所定の圧力になるまで、燃料タンクからキャニスタへの蒸気の流れを閉鎖するように構成されている。燃料タンク内の蒸気の圧力からベントバルブにかかる力は、ベントバルブを閉鎖位置に付勢しているスプリングの力に打ち勝つことがある。これらの条件の下で、ベントバルブは、超過圧力に対する安全機能を実施する。蒸気ベントバルブの中には、さらに、タンク内の圧力が所定の最小圧力以下に低下したときに、蒸気がベント管路からタンクへ戻ることを許容するように動作することによって、超過真空状態に対する安全機能を実施する。

【発明の概要】

【0004】

バルブアセンブリは、ベント管路内の蒸気圧力による第２構成要素への影響を受けずに、燃料蒸気を燃料タンクから放出するように、流体を、第１構成要素からカーボンキャニスタのような第２構成要素へ放出するような超過圧力に対する安全機能を実施することを提供する。換言すれば、バルブアセンブリは、バルブが開放されるような蒸気圧力があろうがなかろうが必要とされたときに、圧力に対する安全機能を提供するために開放するバルブを有する。バルブアセンブリは、さらに、流体が蒸気圧に応じた移動によって別途流れることを許容するように制御することができるソレノイドを含むことができる。

【0005】

特に、第１ポートと第２ポートとの間の流量を制御するためのバルブアセンブリは、第１ポートと第２ポートとの間の通路を定めるバルブボディを含む。本願で用いられる流量とは、蒸気流量、流体流量、または、その両方を含む。バルブアセンブリは、移動可能なアーマチュアを有する電気的に励磁されるソレノイドを含む。少なくとも一つのバルブは、バルブボディ内のアーマチュアと一体になって移動するように接続される。この少なくとも一つのバルブは、アーマチュアと一体になって移動するように接続されるポペットバルブのような第１バルブと、本願ではポペットバルブを実質的に包囲するシールバルブとして適用される第２バルブの両方を含むことができる。この少なくとも一つのバルブ（例えばポペットバルブとシールバルブを組み合わせたもの）は、着座位置にあるときに通路を閉鎖する。この少なくとも一つのバルブは、ソレノイドを励磁する（または、ある実施形態においては非励磁化する）ことに応答してソレノイドバルブのアーマチュアによって移動させられたときに、通路を開放する。

【0006】

少なくとも一つのバルブは、さらに、着座位置から非着座位置へソレノイドから独立して移動することができる。少なくとも一つのバルブは、第１ポートにさらされる少なくとも一つのバルブの一つの面にかかる第１圧力と、第２ポートにさらされる少なくとも一つのバルブの反対側の面にかかる第２圧力、にさらされる。ダイヤフラムは、少なくとも一つのバルブに動作可能に接続され、かつ、第２圧力にさらされる少なくとも一つのバルブの実効面積に等しい第２圧力にさらされる実効面積を有する。ダイヤフラムにかかる第２ポート圧力からの力は、シールバルブにかかる第２ポートからの圧力の力に実質的に等しく、正反対の向きである。ダイヤフラムにかかる第２圧力の力は、実質的に等しく反対方向である少なくとも一つのバルブにかかる第２圧力の力の影響を実質的に相殺する。従って、所定の圧力より上になった第１ポートからの第１圧力に応答して、少なくとも一つのバルブを、通路を開放するために非着座位置へ移動させることは、実質的に第２圧力から独立している。

【0007】

従って、燃料タンクに適用することによって、バルブアセンブリは、第２ポートからの圧力に関係なく（例えば、キャニスタへの蒸気ベント管路内の圧力に関係なく）放出することを許容するためにバルブを開放することによって、超過圧力に対する安全機能を実施する。バルブアセンブリは、さらに、少なくとも一つのバルブを着座位置に付勢する第１スプリングを含むことができ、第１ポート（例えば燃料タンク）からの圧力の力が第１スプリングによる力より大きくなったときに、超過圧力に対する安全機能が機能する。

【0008】

任意の方法で、少なくとも一つのバルブがポペットバルブ及びシールバルブを含む実施形態において、ポペットバルブは、さらに、第２ポートからの蒸気圧によるポペットバルブにかかる力と、第２圧力がダイヤフラムに作用する面に対して反対側の面にかかる他の圧力からのダイヤフラムにかかる力、との合力が、第２スプリングの力と、第１ポートからの圧力によるポペットバルブにかかる力と、第２ポートからの圧力によるダイヤフラムにかかる力の合力より大きくなったときに、第２スプリングの力に逆らって移動することができる。燃料タンクに適用することによって、ポペットバルブは、燃料タンク内の第１圧力が所定の最小圧力を下回ったときに、蒸気がキャニスタへの蒸気ベント管路から燃料タンクへ流れることを許容することによって、超過真空状態に対する安全機能を実施する。

【0009】

上述の特徴と利点、および本発明の他の特徴と利点は、添付した図面と関連して本発明を実施するための以下の最良の形態の詳細な説明から容易に明らかとなる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、燃料タンクと蒸気キャニスタとの間の蒸気流を制御するバルブアセンブリの略断面図である。

【図2】図２は、図１におけるバルブアセンブリの一部分の略断面図である。

【図3】図３は、図１におけるバルブアセンブリの他の一部分の略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

図を参照すると、同様の参照番号はこれらの図を通して同様の構成要素を示しており、図１は、第１ポート１２を有するバルブボディ１１、第２ポート１４、及び、第１ポート１２を第２ポート１４に接続する通路１６を備えたバルブアセンブリ１０を示す。以下でさらに説明されるように、ダイヤフラム１５が、バルブアセンブリ１０におけるいくつかのバルブにかかる力の平衡に作用するために用いられる。

【0012】

バルブアセンブリ１０は、ここで説明されるように、第１ポート１２と第２ポート１４との間の流量を制御する。これに限定されない一つの実施形態において、バルブアセンブリ１０は、燃料タンク１８と蒸気キャニスタ２０との間で蒸気の流れを制御するために、車両において用いられる。図１は、第１ポート１２内の第１圧力が燃料タンク１８内の圧力であり、かつ、第２ポート１４内の第２圧力が蒸気キャニスタ２０を第２ポート１４に接続するベント管路２２内の圧力であるように、第１ポート１２に動作可能なように接続された燃料タンク１８を示す。他の実施形態において、燃料タンク１８は第２ポート１４に接続されてもよく、かつ、蒸気キャニスタ２０へのベント管路２２は第１ポート１２に接続されてもよい。

【0013】

バルブアセンブリ１０は、ソレノイドボディ２８を備えた第１ソレノイド２６を含む。この実施形態に示されているように、ソレノイドボディ２８は、さらに、バルブハウジングとして適用され、かつ、鋳造、成形、または他の処理によって互いに統合されるかまたは単一化される部品を備えた複合的な構成要素である。ソレノイドボディ２８はコイル３０を収容する。磁極片３２は、圧入、または、さもなければソレノイドボディ２８内で固定される。アーマチュア３４は、コイル３０が電源（例えばバッテリなど、図示せず）によって励磁されたときに、円柱状のキャビティ３６内で移動可能である。フラックスコレクタ３８はアーマチュア３４に隣接して位置される。磁極片３２、コイル３０、アーマチュア３４、及び、フラックスコレクタ３８は電磁石を形成する。磁束線は、磁極片３２とアーマチュア３４との間のエアギャップにおいて作り出される。

【0014】

延長部分４０は、アーマチュア３４と一体になって移動するように接続されている。ポペットバルブ４２は、さらに第１バルブまたは第１ポペットバルブとしてここで適用され、延長部分４０及びアーマチュア３４と一体になって移動するように接続されている。バルブアセンブリ１０は、さらに、ポペットバルブ４２を放射状に包囲するシールバルブ４４を含む。シールバルブ４４は、さらに、第２バルブとして適用される。ポペットバルブ４２及びシールバルブ４４は、単一のバルブとして一体化してもよい。ポペットバルブ４２が、超過圧力に対する安全を提供するためには、シールバルブ４４から独立して移動することができなければならないので、このような実施形態においては、バルブアセンブリ１０は、以下に記述される超過真空状態に対する安全機能を提供しないであろう。図２において、シールバルブ４４は、通路１６においてバルブボディ１１のシート面５６に接触した着座位置において示されている。シールバルブ４４は、柔軟なシール部分４５と比較的より剛性のあるボディ部分４６の両方を含む。

【0015】

図１において、アーマチュア３４は、コイル３０が励磁されていない位置に示されている。別の実施形態においては、アーマチュア３４は、コイル３０が励磁されたときに、図１に示されている位置において構成され、かつ、コイル３０が非励磁化されたときに磁極片３２の方へ移動することができる。第１位置において、ポペットバルブ４２は、第１ポート１２と第２ポート１４との間に流体が流れることを防ぐために、シールバルブ４４が着座するシート面５６と同じ高さである。図１の実施形態において、コイル３０が励磁されたときに、アーマチュア３４は、磁極片３２の方へ移動して、図１及び図２においてポペットバルブ４２を上方へ引っ張り、ポペットバルブ４２が、さらに、シールバルブ４４を上方へ引っ張る第２位置へ移動するので、シールバルブ４４及びポペットバルブ４２は、バルブボディ１１のシート面５６の上にある。これは、第１ポート１２と第２ポート１４との間に流体が流れることを許容するために通路１６を開放することである。シールバルブ４４の移動はリッジ４７によってガイドされる。

【0016】

ソレノイド２６は、バルブが用いられる車両が駆動されるときのような動力供給がされている場合、コントローラによって制御される。バルブアセンブリ１０は、さらに、車両が駆動されているかどうかに関係なく、つまりソレノイド２６のコントローラが動力供給されていないときでさえ、蒸気圧力の力に応じて、超過圧力及び超過真空状態に対する安全を提供する。図に示されている、ポペットバルブ４２及びシールバルブ４４が単一のバルブとして一体化されない実施形態において、アーマチュア３４が図に示されている位置にあるときに、ポペットバルブ４２は、さらに、第１ポート１２及び第２ポート１４からの圧力によるポペットバルブ４２にかかる力、第２ポート１４からの圧力及び第２ポート１４にさらされる面と反対側のダイヤフラム１５の面における圧力によるダイヤフラム１５にかかる力、及び、スプリング５４の付勢力、との平衡によって第１位置と図に示されている（第１ポート１２の方へ向かう）第３位置との間でシールバルブ４４から独立して移動することができる。図１及び図２におけるポペットバルブ４２は、蒸気が第２ポート１４から第１ポート１２へ流入することを許容する第３位置に示されている。第３位置は、超過真空状態を作り出す条件の間中に現れ、ここにおいてさらに説明される。

【0017】

図２において示される第１スプリング４８は、シールバルブ４４を図に示されている着座位置に付勢する。第１スプリング４８は、バルブボディ１１の固定部５０、及び、シールバルブ４４の内部環状リップ５２と接触して着座する。第１スプリング４８は、第２スプリング５４を放射状に包囲する。第２スプリング５４は、ポペットバルブ４２の一部分、及び、シールバルブ４４のリップ５２と接触している。第１スプリング４８はアウタスプリングであり、第２スプリング５４はインナスプリングである。

【0018】

シールバルブ４４は、第１ポート１２からの第１圧力にさらされる第１実効面積５９となる第１側面すなわち第１表面５８を有する。第１実効面積５９は、第１圧力にさらされるシールバルブ４４及びポペットバルブ４２の表面によって作り出される範囲である。第１実効面積５９は、外径６０の円の面積と等しい。対して、シールバルブ４４の第２側面すなわち第２表面６２は、第２実効面積６４を有し、第２ポート１４からの第２圧力にさらされる第２実効直径６６を備える。第２実効面積６４は、第２圧力にさらされるシールバルブ４４及びポペットバルブ４２の表面によって作り出される。

【0019】

ポペットバルブ４２が、内部表面６５がシールバルブ４４と接触し、かつ、シールバルブ４４が図に示されている着座位置にある第１位置にあるときに、通路１６は、ポペットバルブ４２及びシールバルブ４４によって閉鎖され、第１ポート１２と第２ポート１４との間に流体が流れることを許容しない。第１ポート１２からの圧力が所定のレベルより上に上昇した場合、シールバルブ４４を開放する（つまり非着座位置に移動させる）ために、第１実効面積５９における第１圧力の力は、シールバルブ４４を着座位置に付勢する第１スプリング４８の力に打ち勝つ必要がある。

【0020】

ダイヤフラム１５の相殺効果により、シールバルブ４４は、非着座位置へ持ち上げるために、第２ポート１４からの第２圧力による如何なる力に打ち勝つ必要がない。ダイヤフラム１５は、外周面を、バルブボディ１１と固定ソレノイドボディ２８との間で固定バルブボディ１１に固定されている。内周面においては、ダイヤフラム１５は、アーマチュア３４と一体になって移動するように接続されており、かつ、延長部分４０及び第１ポペットバルブ４２は、アーマチュア３４と一体になって移動するように接続されている。ダイヤフラム１５は、延長部分４０から伸び、かつ、延長部分４０と一体になって移動するカップフランジ６７に接続されている。延長部分４０及びカップフランジ６７は、単一の部品として一体化されてもよい。ダイヤフラム１５は、第２ポート１４からの第２圧力にさらされる第３実効面積及び第３実効直径６８を備えた表面７０を含む。ダイヤフラム１５は、第３実効面積を備えた表面７０に対して反対側に第４実効面積を備えた表面７１を有し、かつ、バルブハウジング２８内の開口７７（図１参照）を経由して大気圧に限定されない他の圧力にさらされる。第４実効面積を備えた表面７１は、実効直径７３を有するダイヤフラム１５の一つの表面である。

【0021】

ダイヤフラム１５は、第２圧力にさらされたダイヤフラム１５の第３実効面積を備えた表面７０の面積が、第２圧力にさらされたポペットバルブ４２及びシールバルブ４４の第２実効面積６４の面積と等しくなるように、厳密に構成されている。第３実効直径６８は第２実効直径６６に等しい。従って、シールバルブ４４を第１ポート１２の方へ移動させるためにシールバルブ４４に作用する第２ポート１４からの第２圧力の力は、ダイヤフラム１５（及びそれ故に延長部分４０及びシールバルブ４４）を、シート面５６から離れて非着座位置へ移動させるために作用するダイヤフラム１５にかかる第２圧力に相反する力によって相殺される。言い換えれば、ダイヤフラム１５により、第２ポート１４からの第２圧力は、シールバルブ４４の位置に影響をもたらさない。シールバルブ４４を非着座位置へ移動させる影響を及ぼす圧力は、第１実効面積５９における第１ポート１２からの圧力、及び、表面７１における圧力（大気圧）のみである。別の実施形態は、ダイヤフラム１５の実効直径を、実効直径６０の代わりに実効直径７９と等しく調整するように構成されるか、または、この適用により、その間に調整することができる。

【0022】

第２（開放）位置にポペットバルブ４２を設置するためにソレノイド２６によってオーバードライブされる場合、及び、超過真空状態である場合を除いて、ポペットバルブ４２及びシールバルブ４４の位置は、第１ポート１２からの圧力、及び、バルブ４２，４４に作用するスプリング４８，５４の力の合力に依存する。シールバルブ４４及びポペットバルブ４２に関して、第１スプリング４８の力を減じた第１ポート１２からの第１圧力の力（第１圧力と第１実効面積５９の積である）は、ポート１２と１４との間に流体が流れることを許容するために、シート面５６から離れて第２ポート１４の方へポペットバルブ４２及びシールバルブ４４を持ち上げるように作用する。第１スプリング４８の力は、シールバルブ４４をシート面５６に（つまり図に示される着座位置に）付勢するように作用する。ポペットバルブ４２は、さらに、ポペットバルブ４２の表面６５が柔軟なシール部分４５の第１表面５８と接触する第１位置へ付勢される。第２ポート１４からの第２圧力はシールバルブ４４に影響を及ぼさない。従って、シールバルブ４４は、第１ポート１２からの第１圧力の力がスプリング４８の力を超えたときに、流体が流れることを許容するように、柔軟なシール部分４５の底が位置７２にある非着座位置に持ち上げられる。すなわち、シールバルブ４４を着座しないように作用する力は、

Ｐ_first×Ａ_first―Ｆ_{first Spring}

であり、ここで、Ｐ_firstは第１ポート１２からの圧力であり、Ａ_firstは第１実効面積５９であり、かつ、Ｆ_{first Spring}は第１スプリング４８の力である。

【0023】

ポペットバルブ４２に関して、第１ソレノイド２６が、アーマチュア３４（及びそれ故にポペットバルブ４２及びシールバルブ４４）を、通路１６を開放するために第１ポート１２から離れて移動させるように動作していないとすれば、まもなく、ポペットバルブ４２における力の平衡は、図に示されている着座位置においてポペットバルブ４２を表面６５がシールバルブ４４の第１表面５８と接触する閉鎖位置に付勢する内側スプリング５４の力を含む。第１ポート１２からの第１圧力の力は、第１圧力と第１圧力にさらされた実効面積７４の面積の積であり、かつ、さらに、ポペットバルブ４２を閉鎖位置に付勢するように作用する。スプリング５４の力及び第１ポート１２からの第１圧力の力に相反して、第２圧力ポート１４からの第２圧力の力は、第２圧力にさらされる表面６５の実効面積とこれに作用する第２圧力の積である。すなわち、図に示されているような超過真空状態に対する安全を提供するために、ポペットバルブ４２を第３位置に移動させるように作用する力は、

Ｐ_Second×Ａ_{Poppet Second}＋Ｐ_Third×Ａ_{Diaphragm at Third Pressure}−
（Ｐ_First×Ａ_{Poppet First}＋Ｆ_{Second Spring}＋Ｐ_Second×Ａ_{Diaphragm at Second Pressure}）

であり、ここで、Ｐ_Secondは第２ポート１４からの第２圧力であり、Ａ_{Poppet Second}は実効直径７９を有する第２圧力にさらされる表面６５の面積であり、Ａ_{Diaphragm at Third Pressure}は第３圧力Ｐ_Thirdにさらされるダイヤフラム１５の表面７１の実効面積でありかつ実効直径７３を有しており、Ｐ_Firstは第１ポート１２からの圧力であり、Ａ_{Poppet First}は第１圧力にさらされる実効面積７４でありかつ実効直径８１を有しており、Ｆ_{Second Spring}は第２スプリング５４の力であり、かつ、Ａ_{Diaphragm at Second Pressure}は第２圧力にさらされるダイヤフラム１５の表面７０の実効面積でありかつ実効直径６８を有している。

【0024】

従って、表面６５に対して作用する第２ポート１４からの第２圧力の力と、ダイヤフラム１５の表面７１に作用する第３圧力の力の合力が、実効面積７４に対して作用する第１圧力の力とスプリング５４の力とダイヤフラム１５の表面７０に作用する第２圧力の力の合力より大きい場合、ポペットバルブ４２は、流体が第２ポート１４から第１ポート１２へ流れることを許容するために、図に示されている第３位置に移動する。図に示されているこの実施形態において、これは、超過真空状態に対する安全を提供するために、第１圧力が所定の最小圧力より下に低下した場合などに、蒸気がベント管路２２から燃料タンク１８へ流れることを許容する。第１ポート１２からの第１圧力がベント管路２２における圧力であり、かつ、第２ポート１４からの第２圧力が燃料タンク１８内の圧力である実施形態において、バルブ４２，４４の超過真空状態に対する安全は、第２圧力が超過真空状態に対する安全機能において最小の効果を有するように、その後間もなく、ダイヤフラム１５によって保たれる。

【0025】

図１において、バルブボディ１１は、さらに、任意の第３ポート８０、第４ポート８２、及び、第３ポート８０を第４ポート８２に接続する第２通路８４を形成する。第２ソレノイド８６、第３バルブ８８、及び、第４バルブ９０の他に第３スプリング９２及び第４スプリング９４もまた、ここで記述されるように第３ポート８０と第４ポート８２との間の流量を制御するために用いられる。第３ポート８０は燃料タンク１８に流体連通することができ、かつ、第４ポート８２は蒸気キャニスタ２０へのベント管路２２に流体連通することができる。バルブ８８，９０、及び、スプリング９２，９４は、バルブ４２，４４及びスプリング４８，５４とは異なる圧力レベルにおいて超過圧力及び超過真空状態に対する安全を提供するように構成されている。あるいは、第３ポート８０はベント管路２２に流体連通するように構成され、かつ、第４ポート８２は燃料タンク１８に流体連通するように構成される。なお、第３ポート８０及び第４ポート８２は、さらに、第１ポート１２及び第２ポート１４が流体連通する構成要素とは異なる構成要素に流体連通することができる。

【0026】

第２ソレノイド８６は、コイル９８を収容する複合的なソレノイドボディ９６を有する。ソレノイドボディ９６は、ソレノイドボディ２８を含んで統合されるかまたは単一化されて形成される。磁極片１００は、圧入、または、さもなければソレノイドボディ９６内で固定される。アーマチュア１０２は、コイル９８が電源（例えばバッテリなど、図示せず）によって励磁されたときに、円柱状のキャビティ１０４内で移動可能である。フラックスコレクタ１０６はアーマチュア１０２に隣接して位置される。磁極片１００、コイル９８、アーマチュア１０２、及び、フラックスコレクタ１０６は電磁石を形成する。磁束線は、磁極片１００とアーマチュア１０２との間のエアギャップにおいて作り出される。

【0027】

第３バルブ８８は、さらに第２ポペットバルブとしてここで適用され、アーマチュア１０２と一体になって移動するように接続されている。アーマチュア１０２は、磁極片１００の方へ移動している開放位置において図に示されており、励磁されたコイル９８によるか、（または、ある実施形態においては非励磁化されたコイル９８によるか）バルブ８８，９０の超過圧力に対する安全機能によるかのどちらかで、第２通路８４を通ってポート８０とポート８２との間の流体連通を許容する。別の実施形態において、アーマチュア１０２は、コイル９８が励磁化されていないときに流体がポート８０とポート８２との間に流れることを許容する開放位置において構成され、かつ、コイル９８が励磁されたときに流体が流れることを阻止するように移動することができる。このような通常開放されているソレノイド（つまり、アーマチュアが、コイル９８が励磁されていないときに、流体がポート８０とポート８２との間に流れることを許容する位置にある）については、超過圧力及び超過真空状態に対する安全は、ソレノイドが励磁されたときのみ、機能することになる。図３の実施形態において、コイル９８が励磁されていないときに、アーマチュア１０２は、磁極片１００から離れて移動し、ポペットバルブ８８を図１及び図３における下方の閉鎖位置へ移動させ、さらに、第４バルブ９０が下方へ移動することを許容するので、第４バルブ９０は表面９１に着座し、かつ、第４バルブ９０及びポペットバルブ８８は、流体が第３ポート８０と第４ポート８２との間に流れることを防ぐために、第２通路８４を閉鎖する。

【0028】

第２ソレノイド８６は、バルブアセンブリ１０を備えた車両が駆動されるときのような動力供給がされているときに、コントローラによって制御される。バルブアセンブリ１０は、さらに、車両が駆動されているかどうかに関係なく、つまりソレノイド８６のコントローラが動力供給されていないときでさえ（ソレノイドが通常閉鎖される実施形態において）、蒸気圧力の力に応じて移動可能であり、スプリングが付勢されたバルブ８８，９０を用いて超過圧力及び超過真空状態に対する安全を提供する。図に示されている実施形態において、アーマチュア１０２がソレノイド８６によって磁極片１００の方へ引っ張られていないときに、超過圧力に対する安全は、シールバルブ９０が図に示されている非着座位置へ移動し、さらに、ポペットバルブ８８が図に示されていない開放位置へ移動したときに提供され、蒸気が第３ポート８０から第４ポート８２へ流れることを許容する。

【0029】

超過圧力に対する安全は、表面９１に着座した第４実効面積１１０及び実効直径１１４を有するシールバルブ９０の表面にかかる第３ポート８０からの圧力の力が、実効直径１１６を有する第５実効面積１１２を有するシールバルブ９０の表面にかかる第４ポート８２からの圧力の相反する力と、シールバルブ９０にかかるスプリング９２の力の合力より大きい場合に、生じる。シールバルブ９０の第４実効面積１１０は、実効直径１１４の円の面積であり、第３ポート８０からの圧力にさらされたシールバルブ９０とポペットバルブ８８の両方の面積を含む。シールバルブ９０の第５実効面積１１２は、実効直径１１６の円の面積であり、第４ポート８２からの圧力にさらされたシールバルブ９０とポペットバルブ８８の両方の面積を含む。

【0030】

同様に、ポペットバルブ８８は、さらに、シールバルブ９０が着座位置にあるときの閉鎖位置と超過真空状態に対する安全を提供するための（ポート８０の方へ向かう）位置との間を移動することができる。シールバルブ９０が着座位置にあると仮定すれば、第５実効面積１１２の表面にかかるポート８２からの圧力の力が、第４実効面積１１０の表面にかかるポート８０からの圧力の力とスプリング９４の力の合力を超えた場合、ポペットバルブ８８は、流体がポート８２からポート８０へ流れることを許容するために、ポート８０の方の位置へ移動する。

【0031】

本発明を実施するための最良の形態を詳細にこれまで説明してきたが、本発明に関連する技術に熟知した者であれば、添付した請求の範囲内で本発明を実施するための様々な代案デザインおよび実施の形態を認識するであろう。

【図1】

【図2】

【図3】