特開 2022-170019 ポンプモジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022170019

(43)【公開日】2022-11-10

(54)【発明の名称】ポンプモジュール

(51)【国際特許分類】

   F04B 43/04 20060101AFI20221102BHJP

   F02M 25/08 20060101ALI20221102BHJP

   F02M 37/00 20060101ALI20221102BHJP

   F02M 37/06 20060101ALI20221102BHJP

   F16K 15/18 20060101ALI20221102BHJP

【ＦＩ】

F04B43/04 A

F02M25/08 E

F02M37/00 301H

F02M37/06 B

F16K15/18 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021075852

(22)【出願日】2021-04-28

(71)【出願人】

【識別番号】000116574

【氏名又は名称】愛三工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000394

【氏名又は名称】弁理士法人岡田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】橋本 直亮

【テーマコード（参考）】

3G144

3H058

3H077

【Ｆターム（参考）】

3G144BA22

3G144BA40

3G144DA02

3G144DA03

3G144DA05

3G144EA65

3G144FA03

3G144FA04

3G144GA02

3G144GA03

3G144GA06

3G144HA02

3H058AA05

3H058BB04

3H058CD05

3H058DD13

3H058EE15

3H077AA03

3H077BB01

3H077CC02

3H077DD05

3H077EE15

3H077FF01

3H077FF12

3H077FF32

3H077FF34

3H077FF57

(57)【要約】

【課題】ダイヤフラムポンプにおいて、ダイヤフラムの移動量を制御可能とすることにより、ポンプの吐出量を制御可能とする。
【解決手段】ダイヤフラム４の周期的な変形に応じて、吸入通路１４から一方向弁である吸入弁６を介してポンプ室１０に流体を吸入し、ポンプ室１０から吐出通路１６に一方向弁である吐出弁８を介して流体を吐出するポンプモジュール１であって、ダイヤフラム４を変形させるアクチュエータとして比例ソレノイド１７が用いられ、比例ソレノイド１７は、ソレノイドコイル１８への通電電流の大きさに応じてプランジャ２０の移動量をリニアに変化させ、プランジャ２０に結合されたダイヤフラム４の変形量を連続的に変化させるものとされている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ダイヤフラムの周期的な変形に応じて、吸入通路から一方向弁である吸入弁を介してポンプ室に流体を吸入し、該ポンプ室から吐出通路に一方向弁である吐出弁を介して流体を吐出するポンプモジュールであって、
前記ダイヤフラムを変形させるアクチュエータとして比例ソレノイドが用いられ、
該比例ソレノイドは、ソレノイドコイルへの通電電流の大きさに応じてプランジャの移動量をリニアに変化させ、該プランジャに結合された前記ダイヤフラムの変形量を連続的に変化させるものとされている
ポンプモジュール。

【請求項2】

請求項１に記載のポンプモジュールであって、
前記プランジャ又は前記ダイヤフラムは、前記プランジャの移動範囲の端部に対応する位置において、前記吸入弁又は前記吐出弁の少なくとも一方の弁体に当接して前記弁体を弁座に押圧して前記吸入弁又は前記吐出弁の少なくとも一方を閉弁させる
ポンプモジュール。

【請求項3】

請求項２に記載のポンプモジュールであって、
前記吸入弁又は前記吐出弁は、前記プランジャ又は前記ダイヤフラムが前記弁体に当接しない自由状態、且つ前記ダイヤフラムが変形しない静止状態では、開弁状態となるように、前記弁体を前記弁座から離す方向に付勢する弾性体を備え、
前記吸入通路又は前記吐出通路が、他よりも高い圧力又は他よりも低い圧力を保持する圧力源に連通されており、
該圧力源に連通された前記吸入通路又は前記吐出通路の圧力を検出する圧力センサと、
前記プランジャの移動範囲の端部において前記吸入弁又は前記吐出弁を閉弁状態とするための前記弁座に対する前記弁体の押圧力を可及的に小さくするように前記プランジャの移動量を制御する制御手段と、を備え、
該制御手段は、
前記プランジャ又は前記ダイヤフラムを前記吸入弁又は前記吐出弁の前記弁体に当接させて、前記吸入弁又は前記吐出弁を、開弁状態から徐々に閉弁する徐閉手段と、
該徐閉手段により前記吸入弁又は前記吐出弁が徐々に閉弁している状態で、前記圧力センサによって検出される圧力が設定圧力以上変化したとき、その時点の前記吸入弁又は前記吐出弁の前記ソレノイドコイルへの通電電流を維持して、前記徐閉手段による前記吸入弁又は前記吐出弁の閉弁を停止する開閉停止手段と、を備える
ポンプモジュール。

【請求項4】

請求項２に記載のポンプモジュールであって、
前記吸入弁又は前記吐出弁は、前記プランジャ又は前記ダイヤフラムが前記弁体に当接しない自由状態、且つ前記ダイヤフラムが変形しない静止状態では、開弁状態となるように、前記弁体を前記弁座から離す方向に付勢する弾性体を備え、
前記吸入通路又は前記吐出通路が、他よりも高い圧力又は他よりも低い圧力を保持する圧力源に連通されており、
該圧力源に連通された前記吸入通路又は前記吐出通路の圧力を検出する圧力センサと、
前記プランジャの移動範囲の端部において前記吸入弁又は前記吐出弁を閉弁状態とするための前記弁座に対する前記弁体の押圧力を可及的に小さくするように前記プランジャの移動量を制御する制御手段と、を備え、
該制御手段は、
前記プランジャ又は前記ダイヤフラムにより前記吸入弁又は前記吐出弁の前記弁体を前記弁座に押圧して閉弁状態とする閉弁手段と、
該閉弁手段にて閉弁された前記吸入弁又は前記吐出弁の前記弁体を前記弁座から徐々に離すように、前記プランジャ又は前記ダイヤフラムを前記弁体から離して開弁する徐開手段と、
該徐開手段により徐々に前記吸入弁又は前記吐出弁が開弁されている状態で、前記圧力センサによって検出される圧力が設定圧力以上変化したとき、前記徐開手段による前記吸入弁又は前記吐出弁の開弁を停止して、その時点の前記吸入弁又は前記吐出弁の前記ソレノイドコイルへの通電電流を閉弁側へ予め設定した電流値だけシフトして維持するシフト停止手段と、を備える
ポンプモジュール。

【請求項5】

請求項２に記載のポンプモジュールであって、
前記プランジャ又は前記ダイヤフラムと前記吸入弁又は前記吐出弁の前記弁体との間に、前記プランジャ又は前記ダイヤフラムによる前記吸入弁又は前記吐出弁の前記弁座に対する前記弁体の押圧力を緩和させる弾性体を備える
ポンプモジュール。

【請求項6】

請求項１～５のいずれかに記載のポンプモジュールであって、
燃料タンク内で発生する蒸発燃料を吸着して捕捉するキャニスタと、
該キャニスタに燃料タンク内で発生した蒸発燃料を導入するベーパ通路と、
該ベーパ通路を開閉するベーパ弁と、
前記キャニスタに捕捉された蒸発燃料をパージ処理のため通流させるパージ通路と、
該パージ通路を開閉するパージ弁と、
前記キャニスタを大気に連通する大気通路と、
該大気通路を開閉する大気弁と、を備えた蒸発燃料処理装置を備え、
前記吸入通路及び前記吐出通路は、前記ベーパ通路、前記パージ通路、又は前記大気通路に連通されている
ポンプモジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書に開示の技術は、例えば、車両用燃料タンクで発生した蒸発燃料を送給してパージ処理するために用いられるポンプモジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

ソレノイドによってダイヤフラムを周期的に変形してポンピング作用を行うダイヤフラムポンプが知られている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５－３２５７８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

一般的にダイヤフラムポンプは、ソレノイドによるダイヤフラムの変形量が一定であり、ポンプとしての吐出能力も一定である。そのため、ダイヤフラムポンプにおいては、吐出量を制御するためには、ソレノイドへの通電周期を変えてダイヤフラムの変形周期を変える必要がある。しかし、その場合、吐出量の変化に応じて吐出圧の脈動の周期も変化することになる。そのため、特に吐出量を小さくしたときに吐出圧の脈動の周期が長くなり、脈動が目立って大きくなる問題がある。

【0005】

本明細書が開示する技術の課題は、ダイヤフラムポンプにおいて、ダイヤフラムの移動量を制御可能とすることにより、ダイヤフラムの変形周期を変えないでポンプの吐出量を制御可能とすることにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために本明細書に開示のポンプモジュールは、次の手段をとる。

【0007】

第１の手段は、ダイヤフラムの周期的な変形に応じて、吸入通路から一方向弁である吸入弁を介してポンプ室に流体を吸入し、該ポンプ室から吐出通路に一方向弁である吐出弁を介して流体を吐出するポンプモジュールであって、前記ダイヤフラムを変形させるアクチュエータとして比例ソレノイドが用いられ、該比例ソレノイドは、ソレノイドコイルへの通電電流の大きさに応じてプランジャの移動量をリニアに変化させ、該プランジャに結合された前記ダイヤフラムの変形量を連続的に変化させるものとされている。

【0008】

上記第１の手段によれば、ダイヤフラムを変形させるアクチュエータとして比例ソレノイドを使用する。そのため、ソレノイドコイルへの通電電流を制御することによりダイヤフラムの変形量を連続的に制御することができる。よって、ソレノイドコイルへの通電電流の制御によりポンプの吐出量をリニアに制御することができる。即ち、ダイヤフラムの変形周期を変えず、吐出圧の脈動を変化させずに吐出量を制御することができる。勿論、ダイヤフラムの変形周期を変えて吐出量を制御することもできる。

【0009】

第２の手段は、上述した第１の手段に記載のポンプモジュールであって、前記プランジャ又は前記ダイヤフラムは、前記プランジャの移動範囲の端部に対応する位置において、前記吸入弁又は前記吐出弁の少なくとも一方の弁体に当接して前記弁体を弁座に押圧して前記吸入弁又は前記吐出弁の少なくとも一方を閉弁させる。

【0010】

上記第２の手段によれば、吸入弁又は吐出弁をプランジャ又はダイヤフラムによって強制的に閉弁可能とする。そのため、一方向弁である吸入弁又は吐出弁を開閉弁として使用可能とすることができる。その結果、ポンプ用のアクチュエータと開閉弁用のアクチュエータとを共通化でき、ポンプと開閉弁の両機能を備えたポンプモジュールの構成を簡素化することができる。

【0011】

第３の手段は、上述した第２の手段に記載のポンプモジュールであって、前記吸入弁又は前記吐出弁は、前記プランジャ又は前記ダイヤフラムが前記弁体に当接しない自由状態、且つ前記ダイヤフラムが変形しない静止状態では、開弁状態となるように、前記弁体を前記弁座から離す方向に付勢する弾性体を備え、前記吸入通路又は前記吐出通路が、他よりも高い圧力又は他よりも低い圧力を保持する圧力源に連通されており、該圧力源に連通された前記吸入通路又は前記吐出通路の圧力を検出する圧力センサと、前記プランジャの移動範囲の端部において前記吸入弁又は前記吐出弁を閉弁状態とするための前記弁座に対する前記弁体の押圧力を可及的に小さくするように前記プランジャの移動量を制御する制御手段と、を備え、該制御手段は、前記プランジャ又は前記ダイヤフラムを前記吸入弁又は前記吐出弁の前記弁体に当接させて、前記吸入弁又は前記吐出弁を、開弁状態から徐々に閉弁する徐閉手段と、該徐閉手段により前記吸入弁又は前記吐出弁が徐々に閉弁している状態で、前記圧力センサによって検出される圧力が設定圧力以上変化したとき、その時点の前記吸入弁又は前記吐出弁の前記ソレノイドコイルへの通電電流を維持して、前記徐閉手段による前記吸入弁又は前記吐出弁の閉弁を停止する開閉停止手段と、を備える。

【0012】

上記第３の手段によれば、制御手段により、吸入弁又は吐出弁を開弁状態から徐々に閉弁して、閉弁状態とされた直後に閉弁動作を停止する。そのため、吸入弁又は吐出弁の閉弁状態における弁座に対する弁体の押圧力を可及的に小さくすることができる。従って、閉弁状態を長期間継続しても弁体の経時劣化を抑制することができ、弁体の耐久性を高めることができる。

【0013】

第４の手段は、上述した第２の手段に記載のポンプモジュールであって、前記吸入弁又は前記吐出弁は、前記プランジャ又は前記ダイヤフラムが前記弁体に当接しない自由状態、且つ前記ダイヤフラムが変形しない静止状態では、開弁状態となるように、前記弁体を前記弁座から離す方向に付勢する弾性体を備え、前記吸入通路又は前記吐出通路が、他よりも高い圧力又は他よりも低い圧力を保持する圧力源に連通されており、該圧力源に連通された前記吸入通路又は前記吐出通路の圧力を検出する圧力センサと、前記プランジャの移動範囲の端部において前記吸入弁又は前記吐出弁を閉弁状態とするための前記弁座に対する前記弁体の押圧力を可及的に小さくするように前記プランジャの移動量を制御する制御手段と、を備え、該制御手段は、前記プランジャ又は前記ダイヤフラムにより前記吸入弁又は前記吐出弁の前記弁体を前記弁座に押圧して閉弁状態とする閉弁手段と、該閉弁手段にて閉弁された前記吸入弁又は前記吐出弁の前記弁体を前記弁座から徐々に離すように、前記プランジャ又は前記ダイヤフラムを前記弁体から離して開弁する徐開手段と、該徐開手段により徐々に前記吸入弁又は前記吐出弁が開弁されている状態で、前記圧力センサによって検出される圧力が設定圧力以上変化したとき、前記徐開手段による前記吸入弁又は前記吐出弁の開弁を停止して、その時点の前記吸入弁又は前記吐出弁の前記ソレノイドコイルへの通電電流を閉弁側へ予め設定した電流値だけシフトして維持するシフト停止手段と、を備える。

【0014】

上記第４の手段によれば、制御手段により、吸入弁又は吐出弁を閉弁状態から徐々に開弁して、開弁状態とされた直後に開弁動作を停止して、所定量閉弁側へ弁体を閉じて閉弁状態とする。そのため、吸入弁又は吐出弁の閉弁状態における弁座に対する弁体の押圧力を可及的に小さくすることができる。従って、閉弁状態を長期間継続しても弁体の経時劣化を抑制することができ、弁体の耐久性を高めることができる。

【0015】

第５の手段は、上述した第２の手段に記載のポンプモジュールであって、前記プランジャ又は前記ダイヤフラムと前記吸入弁又は前記吐出弁の前記弁体との間に、前記プランジャ又は前記ダイヤフラムによる前記吸入弁又は前記吐出弁の前記弁座に対する前記弁体の押圧力を緩和させる弾性体を備える。

【0016】

上記第５の手段によれば、吸入弁又は吐出弁をプランジャ又はダイヤフラムによって強制的に閉弁する際、閉弁を維持した状態で、弁座に対する弁体の押圧力が弾性体によって緩和される。そのため、吸入弁又は吐出弁の閉弁状態を長期間継続しても弁体の経時劣化を抑制することができ、弁体の耐久性を高めることができる。

【0017】

第６の手段は、上述した第１～第５の手段のいずれかに記載のポンプモジュールであって、燃料タンク内で発生する蒸発燃料を吸着して捕捉するキャニスタと、該キャニスタに燃料タンク内で発生した蒸発燃料を導入するベーパ通路と、該ベーパ通路を開閉するベーパ弁と、前記キャニスタに捕捉された蒸発燃料をパージ処理のため通流させるパージ通路と、該パージ通路を開閉するパージ弁と、前記キャニスタを大気に連通する大気通路と、該大気通路を開閉する大気弁と、を備えた蒸発燃料処理装置を備え、前記吸入通路及び前記吐出通路は、前記ベーパ通路、前記パージ通路、又は前記大気通路に連通されている。

【0018】

上記第６の手段によれば、蒸発燃料処理装置のベーパ通路、パージ通路、又は大気通路にポンプモジュールが適用される。ポンプモジュールがプランジャの移動範囲の端部で吸入弁又は吐出弁を閉弁させる機能を備える場合には、蒸発燃料処理装置のベーパ通路、パージ通路、又は大気通路に一つのポンプモジュールを設けるのみで、ポンプと開閉弁の両機能を設けることができる。そのため、蒸発燃料処理装置の漏れ診断及び蒸発燃料のパージアシストを簡素な構成で実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】第１実施形態の構成説明図である。

【図2】第１実施形態の制御系のブロック回路図である。

【図3】第１実施形態の作動説明図であり、ポンプ室に流体を吸入した状態を示す。

【図4】図３と同様の作動説明図であり、ポンプ室から流体を吐出した状態を示す。

【図5】図３と同様の作動説明図であり、吸入弁を強制閉弁した状態を示す。

【図6】第１実施形態における吸入弁の強制閉弁時の制御内容を示すフローチャートである。

【図7】第１実施形態における吸入弁の強制閉弁時の制御内容を説明するタイムチャートである。

【図8】第２実施形態における吸入弁の強制閉弁時の制御内容を示すフローチャートである。

【図9】第２実施形態における吸入弁の強制閉弁時の制御内容を説明するタイムチャートである。

【図10】第３実施形態の構成説明図である。

【図11】図１０の吸入弁付近の拡大図である。

【図12】第４実施形態の構成説明図であり、第１実施形態を示す図１からの変更部分のみを示す。

【図13】第４実施形態の作動説明図であり、図１２と対応する部分のみを示す。

【図14】第１～第４実施形態のポンプモジュールが適用される車両用燃料タンクの蒸発燃料処理装置を示すシステム構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

＜第１実施形態の全体構成＞
図１は、ポンプモジュールの第１実施形態を示す。第１実施形態のポンプモジュールは、アクチュエータとして比例ソレノイドを用いたダイヤフラムポンプ１により構成されている。

【0021】

ポンプモジュールであるダイヤフラムポンプ１は、一つの容器であるポンプケース２を備える。ポンプケース２は、一枚のダイヤフラム４により２つの部屋に仕切られている。一方の部屋は、ポンプ室１０とされ、他方の部屋は、ダイヤフラム室１２とされている。ポンプ室１０は、吸入通路１４及び吐出通路１６に連通されている。ダイヤフラム室１２は、大気開放とされている。

【0022】

ポンプ室１０が吸入通路１４に連通される部分には、吸入弁６が設けられている。また、ポンプ室１０が吐出通路１６に連通される部分には、吐出弁８が設けられている。吸入弁６及び吐出弁８は、いずれも一方向弁である。吸入弁６は、吸入通路１４からポンプ室１０へ向かう流体の流れは許容するが、反対方向の流体の流れは阻止する。吐出弁８は、ポンプ室１０から吐出通路１６へ向かう流体の流れは許容するが、反対方向の流体の流れは阻止する。吸入弁６及び吐出弁８によって許容される流体の流れる方向が図１において矢印により示されている。

【0023】

吸入弁６の吸入通路１４側には、吸入弁６の弁体６Ａと吸入通路１４の内壁面との間に圧縮ばね６Ｃが固定されている。圧縮ばね６Ｃは、弁体６Ａが他の部材に拘束されない自由状態で、且つダイヤフラム４が変形動作しない静止状態では、弁体６Ａを押圧して、弁座６Ｂから弁体６Ａを離し、吸入通路１４とポンプ室１０とを連通状態としている。弁体６Ａは、圧縮ばね６Ｃにより吸入通路１４の内壁に連結されているため、弁体６Ａが弁座６Ｂから大きく離れて移動することが防止されている。弁座６Ｂは、吸入通路１４とポンプ室１０との接続部分に設けられている。また、吸入通路１４には、後述の圧力センサ３２が接続されている。圧力センサ３２は、吸入通路１４における流体圧を検出している。

【0024】

吐出弁８の吐出通路１６側には、吐出弁の弁体８Ａと吐出通路１６の内壁面との間に引張ばね８Ｃが固定されている。引張ばね８Ｃは、弁体８Ａが他の部材に拘束されない自由状態で、且つダイヤフラム４が変形動作しない静止状態では、弁体８Ａを引っ張って、弁座８Ｂから弁体８Ａを離し、吐出通路１６とポンプ室１０とを連通状態としている。弁体８Ａは、引張ばね８Ｃにより吐出通路１６の内壁に連結されているため、弁体８Ａが弁座８Ｂから大きく離れて移動することが防止されている。弁座８Ｂは、吐出通路１６とポンプ室１０との接続部分に設けられている。

【0025】

ダイヤフラムポンプ１は、アクチュエータとして比例ソレノイド１７を備える。比例ソレノイド１７は、ソレノイドコイル１８と、ソレノイドコイル１８への通電電流の大きさに応じて可動磁極（図示略）と共に移動量をリニアに変化させるプランジャ２０と、を備える。プランジャ２０は、ソレノイドコイル１８の中空部を貫通して両端が突出する長さの棒状体であり、ソレノイドコイル１８から突出する一方の端部２０Ａがダイヤフラム４の面内の中央部に結合されている。そのため、ソレノイドコイル１８が通電されてプランジャ２０のソレノイドコイル１８からの突出量（移動量）が変化すると、ダイヤフラム４がプランジャ２０の移動量に応じて変形される。また、プランジャ２０の他方の端部は、フランジ部２０Ｂとされている。プランジャ２０の他方の端部において、フランジ部２０Ｂより一方の端部２０Ａ側の外周上には、圧縮ばね２２を備える。圧縮ばね２２は、ソレノイドコイル１８の外壁とフランジ部２０Ｂとの間に弾発力を付与している。圧縮ばね２２は、ソレノイドコイル１８の通電によるプランジャ２０の動きに対して抗力を発生している。図１は、ソレノイドコイル１８が通電されていない状態を示す。

【0026】

＜第１実施形態の制御回路＞
図２は、ダイヤフラムポンプ１の制御回路を示す。ソレノイドコイル１８は、電流コントローラ２４により通電電流を制御されている。電流コントローラ２４は、ポンプ作動スイッチ２６、吐出量設定部２８、強制閉弁スイッチ３０、及び圧力センサ３２からそれぞれ信号を受けるように接続されている。

【0027】

ポンプ作動スイッチ２６がオン操作されると、吐出量設定部２８によって設定された吐出量となるように電流コントローラ２４がソレノイドコイル１８に通電する。この通電は、予め決められた周期で行われ、通電時の電流は、パルス幅変調（ＰＷＭ）により行われ、パルス幅により通電電流が調整される。

【0028】

強制閉弁スイッチ３０がオン操作されると、プランジャ２０がソレノイドコイル１８の通電電流によって決まる移動範囲の端部まで移動する。その結果、プランジャ２０の一方の端部２０Ａが吸入弁６の弁体６Ａに当接して、吸入弁６を閉弁する。吸入弁６の閉弁に際しては、後述のように圧力センサ３２の圧力に基づいて、プランジャ２０の一方の端部２０Ａが吸入弁６の弁体６Ａに当接する強さ（押圧力）を可及的に小さくするように、電流コントローラ２４はソレノイドコイル１８の通電電流を制御している。吸入弁６の弁体６Ａは、弾性変形可能な合成ゴム製であり、吸入弁６が閉弁状態を維持するための弁体６Ａの押圧力には幅があり、弁体６Ａのダメージを少なくするためには、吸入弁６が閉弁状態を維持する際の弁体６Ａの押圧力は可及的に小さい方が好ましい。なお、吐出弁８の弁体８Ａも、弁体６Ａと同様、弾性変形可能な合成ゴム製である。

【0029】

＜第１実施形態の作用＞
図３及び図４は、ダイヤフラムポンプ１がポンプとして作用している様子を示す。図３では、プランジャ２０が矢印で示すように、図３にて上方に引き上げられている。このとき、ダイヤフラム４の中央部が図３にて上方へ向けて変形することにより、図３に矢印で示すように、ポンプ室１０内に吸入弁６を介して吸入通路１４から流体が吸入される。同時に、吐出弁８は、弁体８Ａがポンプ室１０の負圧によりポンプ室１０側へ吸い込まれて閉弁される。

【0030】

図４では、プランジャ２０が矢印で示すように、図４にて下方に押し下げられている。このとき、ダイヤフラム４の中央部が図４にて下方へ向けて変形することにより、図４に矢印で示すように、ポンプ室１０内の流体が吐出弁８を介して吐出通路１６へ吐出される。同時に、吸入弁６は、弁体６Ａがポンプ室１０の正圧によりポンプ室１０から吸入通路１４側へ押し出されて閉弁される。

【0031】

ソレノイドコイル１８の通電電流が時間経過と共に大小に周期的に変化されることにより、プランジャ２０及びダイヤフラム４が図３及び図４のように交互に移動及び変形されて、ダイヤフラムポンプ１がポンプとして機能する。このとき、図３及び図４に示すように、プランジャ２０の一方の端部２０Ａは、吸入弁６の弁体６Ａに当接しないように移動されている。これにより、ダイヤフラムポンプ１がポンプとして機能するとき、吸入弁６の弁体６Ａにダメージを与えないようにしている。

【0032】

図５は、吸入弁６が強制閉弁された状態を示す。図５では、プランジャ２０が矢印で示すように、図５にて下方に押し下げられている。このとき、プランジャ２０は、移動範囲の端部まで押し下げられている。その結果、プランジャ２０の一方の端部２０Ａが吸入弁６の弁体６Ａに当接して弁座６Ｂに押し付け、吸入弁６を閉弁状態とする。プランジャ２０の押し下げに伴うダイヤフラム４の変形によりポンプ室１０内の圧力が高くなるため、ポンプ室１０内の流体は、図５の矢印で示すように吐出弁８を介して吐出通路１６に吐出される。

【0033】

このように吸入弁６が強制閉弁されることにより、吸入弁６は開閉弁として機能する。そのため、ポンプ室１０を介して吸入通路１４から吐出通路１６に至る通路が吸入弁６により閉鎖可能とされている。しかも、開閉弁をポンプの吸入弁６を強制閉弁することにより構成しているため、開閉弁をポンプと別に設ける場合に比べて全体としての構成を簡素化することができる。

【0034】

＜第１実施形態の強制閉弁制御＞
図６及び図７は、吸入弁６の強制閉弁を行うに当たり、弁座６Ｂに対する弁体６Ａの押圧力を可及的に小さくするようにプランジャ２０の移動量を制御するための制御内容を示す。係る制御は、電流コントローラ２４内のデジタルコンピュータにより行われる。

【0035】

コンピュータにおいて、図６の吸入弁の強制閉弁制御ルーチンが実行されると、ステップＳ１０にて吸入弁６が最大移動量にて閉弁される。このときの吸入弁６の作動状況、圧力センサ３２の検出圧Ｐ、プランジャ２０の移動量、及びソレノイドコイル１８の電流値が、図７のＴ１のタイミングで示されている。なお、吸入通路１４は、所定の正圧を保持する圧力源、例えば、燃料タンク３６（図１４参照）に連通されている。次のステップＳ１２では、吸入弁６を徐々に開弁する。そのため、図７のＴ１～Ｔ２で示すように、ソレノイドコイル１８の電流値が徐々に小さくされる。その結果、プランジャ２０は、徐々に開弁側に移動される。吸入弁６の弁体６Ａは、圧縮ばね６Ｃの付勢力及び吸入通路１４における流体圧を受けて、プランジャ２０の移動と共に開弁側に移動される。

【0036】

図７のＴ２のタイミングでは、吸入弁６が開弁状態となる。その結果、圧力センサ３２により検出される圧力Ｐが低下する。これは、吸入弁６が開弁状態となって、吸入通路１４の流体がポンプ室１０及び吐出通路１６に流れるためである。Ｔ３のタイミングで、圧力低下の変化分ΔＰが予め設定した設定圧力ＴＰ以上となると、図６のステップＳ１４が肯定判断され、ステップＳ２０にて吸入弁６を徐々に閉弁する。そのため、図７のＴ３～Ｔ４で示すように、ソレノイドコイル１８の電流値が徐々に大きくされる。その結果、プランジャ２０は、徐々に閉弁側に移動される。吸入弁６の弁体６Ａは、プランジャ２０の一方の端部２０Ａに押圧されて、プランジャ２０の移動と共に閉弁側に移動される。

【0037】

図７のＴ４のタイミングでは、吸入弁６が閉弁状態となる。その結果、圧力センサ３２により検出される圧力Ｐが上昇する。これは、吸入弁６が閉弁状態となって、吸入通路１４の流体がポンプ室１０及び吐出通路１６に流れなくなるためである。Ｔ５のタイミングで、圧力上昇の変化分ΔＰが予め設定した設定圧力ＴＰ以上となると、図６のステップＳ２２が肯定判断され、ステップＳ２４にて吸入弁６の開閉動作を停止する。即ち、図７のＴ５のタイミングで、ソレノイドコイル１８の電流値を、その時点の電流値に固定する。その結果、プランジャ２０は、その位置で停止される。吸入弁６の弁体６Ａも、そのときの位置が維持され、吸入弁６は閉弁状態が維持される。

【0038】

このようにプランジャ２０の移動量を制御することにより、吸入弁６の弁座６Ｂに対する弁体６Ａの押圧力を可及的に小さくして吸入弁６を閉弁状態とすることができる。その結果、吸入弁６を閉弁状態としている間の弁体６Ａの変形量を小さくして、弁体６Ａの経時劣化を抑制することができる。

【0039】

図６の吸入弁の強制閉弁制御ルーチンの処理は、全体として制御手段に相当し、ステップＳ２０の処理は、徐閉手段に相当し、ステップＳ２２及びステップＳ２４の処理は、開閉停止手段に相当する。

【0040】

この実施形態では、吸入弁６を閉弁した状態から徐々に開弁し、吸入弁６が開弁状態となる瞬間を確認した後に、再び徐々に閉弁して、閉弁状態に到達したところで閉弁を停止して、可及的に小さい押圧力での閉弁状態を実現している。これに対し、最初の閉弁状態を経ずに、開弁状態からいきなり徐々に閉弁して、可及的に小さい押圧力での閉弁状態を実現することもできる。しかし、後者の場合、最初の開弁状態の開弁度合が大きいと、徐々に閉弁して閉弁状態に到達するまでに長時間を要することが懸念される。即ち、可及的に小さい押圧力での閉弁状態を実現するための時間が長くなる恐れがある。

【0041】

ところで、可及的に小さい押圧力での閉弁状態を実現するための時間を短くするために、吸入弁６の強制閉弁制御に学習制御を取り入れることが考えられる。即ち、吸入弁６を徐々に開弁し、開弁状態となる瞬間（図７のＴ３のタイミングに相当）を学習値として記憶しておき、学習後の強制閉弁制御では、弁体６Ａの位置を学習値の位置から徐々に閉弁する制御を開始する。このようにすれば、可及的に小さい押圧力での閉弁状態を実現するための時間を大幅に短くすることができる。

【0042】

＜第２実施形態＞
図８及び図９は、第２実施形態を示す。第２実施形態が第１実施形態に対して相違する点は、吸入弁６の強制閉弁を行うに当たり、弁座６Ｂに対する弁体６Ａの押圧力を可及的に小さくするためのプランジャ２０の移動量制御の制御内容を変更した点である。その他の構成は、第２実施形態においても第１実施形態と同一であり、同一部分についての再度の説明は省略する。図８及び図９は、第１実施形態における図６及び図７に対応するフローチャート及びタイムチャートである。

【0043】

図８のステップＳ１０～ステップＳ１４は、図６のステップＳ１０～ステップＳ１４と同一である。従って、図９のＴ１のタイミングでソレノイドコイル１８の電流が徐々に小さくされ、プランジャ２０が徐々に開弁される。そして、Ｔ２のタイミングで吸入弁６が開弁状態となり、第１実施形態の場合と同様に、Ｔ３のタイミングでステップＳ１４が肯定判断されると、ステップＳ１６にて吸入弁６の開弁動作が停止される。そして、ステップＳ１８にて吸入弁６を所定量閉弁させる。そのため、図９のＴ３のタイミングで示すように、ソレノイドコイル１８の電流がΔＩだけ大きくされる。その結果、プランジャ２０も設定量だけ閉弁側にシフトされ、吸入弁６が閉弁状態とされる。

【0044】

このように、第２実施形態においても第１実施形態と同様に、吸入弁６の弁座６Ｂに対する弁体６Ａの押圧力を可及的に小さくして吸入弁６を閉弁状態とすることができる。その結果、吸入弁６を閉弁状態としている間の弁体６Ａの変形量を小さくして、弁体６Ａの経時劣化を抑制することができる。

【0045】

図８の吸入弁の強制閉弁制御ルーチンの処理は、全体として制御手段に相当し、ステップＳ１０の処理は、閉弁手段に相当し、ステップＳ１２の処理は、徐開手段に相当し、ステップＳ１４、ステップＳ１６、及びステップＳ１８の処理は、シフト停止手段に相当する。

【0046】

＜第３実施形態＞
図１０及び図１１は、第３実施形態を示す。第３実施形態が第１実施形態に対して相違する点は、吸入弁６の弁体６Ａとプランジャ２０の一方の端部２０Ａとの間にばね（弾性体に相当）３４を介在させた点である。その他の構成は、第３実施形態においても第１実施形態と同一であり、同一部分についての再度の説明は省略する。

【0047】

図１１のように、ばね３４は、圧縮ばねであり、弁体６Ａに固定され、プランジャ２０の一方の端部２０Ａには固定されていない。ばね３４は、吸入弁６を強制閉弁する際に機能する。即ち、吸入弁６を強制閉弁するため、プランジャ２０の一方の端部２０Ａが弁体６Ａを押圧するとき、その押圧力を弁体６Ａは、ばね３４を介して受ける。そのため、プランジャ２０の一方の端部２０Ａからの押圧力を、ばね３４と弁体６Ａの両者が押圧方向に重なった状態で受ける。それにより、一方の端部２０Ａが同じ量だけ移動してもばね３４が弾性変形する分だけ弁体６Ａに対する押圧力は小さくなり、弾性変形量も小さくなる。従って、吸入弁６を閉弁状態とするための吸入弁６の弁座６Ｂに対する弁体６Ａの押圧力を維持しつつ、その力を緩和することができる。その結果、吸入弁６を閉弁状態としている間の弁体６Ａの変形量を小さくして、弁体６Ａの経時劣化を抑制することができる。

【0048】

＜第４実施形態＞
図１２及び図１３は、第４実施形態を示す。第４実施形態が第１実施形態に対して相違する点は、ダイヤフラムポンプ１の吐出弁８を開閉弁として使用するために強制閉弁可能とした点である。その他の構成は、第４実施形態においても第１実施形態と同一であり、同一部分についての再度の説明は省略する。図１２及び図１３では、吐出弁８とその周辺構成のみを示すが、第１実施形態を示す図１において吸入弁６の上方にあるソレノイドコイル１８、プランジャ２０、及びダイヤフラム４は、第４実施形態では吐出弁８の上方に位置している。

【0049】

図１２のように、吐出弁８の弁体８Ａは、プランジャ２０の一方の端部２０Ａに紐９により連結されている。紐９は、引張方向への延びは小さく、自在に撓むことが可能な素材により構成されている。紐９は、吐出弁８を強制閉弁する際に、図１３のように、プランジャ２０の一方の端部２０Ａによって弁体８Ａを弁座８Ｂに向けて引っ張るようにしている。ダイヤフラムポンプ１をポンプとして使用する際は、図１３のように、紐９は引っ張られた状態とはならず、図１２のように撓んだ状態となるため、吐出弁の開閉動作に紐９が悪影響を与えることはない。

【0050】

第１実施形態では、吸入弁６を強制閉弁する際は、プランジャ２０の一方の端部２０Ａにより吸入弁６の弁体６Ａを押圧した。それに対し、第４実施形態の場合、吐出弁８を強制閉弁する際は、プランジャ２０の一方の端部２０Ａにより吐出弁８の弁体８Ａを弁座８Ｂに向けて引っ張るようにする。

【0051】

＜蒸発燃料処理装置への適用＞
図１４は、第１実施形態～第４実施形態で説明したダイヤフラムポンプ１を適用可能な車両用蒸発燃料処理装置を示す。

【0052】

図１４のように、燃料タンク３６の上部には、燃料タンク３６内に燃料ポンプ３７をセットする際に、それを挿入するための開口（図示略）が形成されている。この開口には、セットプレート３９が被せて設けられており、セットプレート３９により開口が閉鎖されている。

【0053】

キャニスタ３８は、内部に収容した活性炭で燃料タンク３６内の気相に発生する蒸発燃料を吸着して捕捉するようにベーパ通路４０を介して燃料タンク３６内に連通されている。ベーパ通路４０は、セットプレート３９を貫通して配設されている。ベーパ通路４０の途中には、ステップモータ駆動の封鎖弁４２（ベーパ弁に相当）が設けられており、封鎖弁４２によりベーパ通路４０を開閉するようにされている。また、封鎖弁４２を備えたベーパ通路４０に対し、ポンプ通路４４が並列接続されている。従って、キャニスタ３８は、ベーパ通路４０を通じて燃料タンク３６の気相空間に連通されると共に、ポンプ通路４４を通じても燃料タンク３６の気相空間に連通されている。ポンプ通路４４の途中には、遮断弁付きポンプ４６が設けられている。

【0054】

キャニスタ３８には、パージ通路４８及び大気通路５２が連通されている。パージ通路４８の先端は、パージ処理のためエンジンの吸気管（図示略）に連通されている。パージ通路４８の途中には、電磁弁であるパージ弁５０が設けられている。従って、パージ弁５０によりパージ通路４８は開閉可能とされている。一方、大気通路５２の先端は、エアフィルタ５６に連通されている。大気通路５２の途中には、電磁弁である大気弁５４が設けられている。従って、大気弁５４により大気通路５２は開閉可能とされている。

【0055】

上記遮断弁付きポンプ４６は、第１実施形態～第４実施形態で説明したダイヤフラムポンプ１を適用可能である。遮断弁付きポンプ４６にダイヤフラムポンプ１が適用されるとき、吸入通路１４がポンプ通路４４の燃料タンク３６側に連通され、吐出通路１６がポンプ通路４４のキャニスタ３８側に連通される。

【0056】

＜蒸発燃料処理装置の作用＞
燃料タンク３６への給油時、封鎖弁４２及び大気弁５４が開弁状態とされ、パージ弁５０が閉弁状態とされている。また、遮断弁付きポンプ４６であるダイヤフラムポンプ１の開閉弁は強制閉弁されている。そのため、燃料タンク３６内で発生する蒸発燃料は、封鎖弁４２を介してキャニスタ３８に導入され、キャニスタ３８内の活性炭により吸着される。蒸発燃料が吸着され、除去された残りの空気は、大気弁５４を介してエアフィルタ５６から大気中に放出される。

【0057】

エンジンが作動されると、キャニスタ３８に吸着されていた蒸発燃料は、エンジンの吸気負圧によってエンジンの燃焼室に吸入されて燃焼される。そのため、封鎖弁４２は閉弁状態とされ、パージ弁５０及び大気弁５４は開弁状態とされる。その結果、キャニスタ３８の蒸発燃料はパージ処理される。係るパージ処理時にダイヤフラムポンプ１を作動することにより、エンジンの吸気負圧が弱い場合でもパージ処理を促進することができる。この場合、ダイヤフラムポンプ１のアクチュエータとして比例ソレノイドを使用しているため、必要に応じてダイヤフラムポンプ１の吐出量を調整することができる。

【0058】

なお、ダイヤフラムポンプ１は、パージ弁５０の代わり、若しくは大気弁５４の代わりに設けることもできる。その場合、ポンプ通路４４は不要となる。パージ弁５０の代わりにダイヤフラムポンプ１を用いる場合は、パージ通路４８内で、吸入通路１４がキャニスタ３８側に連通され、吐出通路１６がエンジン側に連通される。また、大気弁５４の代わりにダイヤフラムポンプ１を用いる場合は、大気通路５２内で、吸入通路１４がエアフィルタ５６側に連通され、吐出通路１６がキャニスタ３８側に連通される。パージ弁５０の代わり、若しくは大気弁５４の代わりにダイヤフラムポンプ１を用いた場合でも、パージ処理時にダイヤフラムポンプ１を作動して、エンジンの吸気負圧が弱いときにパージ処理を促進する機能は同様である。また、ダイヤフラムポンプ１の吸入弁６又は吐出弁８を強制閉弁することにより、パージ通路４８又は大気通路５２を閉鎖することもできる。

【0059】

＜蒸発燃料処理装置の漏れ診断＞
蒸発燃料処理装置には、上述のように蒸発燃料が流れる。そのため、蒸発燃料処理装置内に孔があって蒸発燃料が大気中に漏れるのは好ましくない。そこで、蒸発燃料処理装置では、漏れ診断を行うことが義務付けられている。図１４のシステムにおいて、漏れ診断は次のように行われる。

【0060】

封鎖弁４２、パージ弁５０、及び大気弁５４を全て閉じた状態で、ダイヤフラムポンプ１を作動して、燃料タンク３６の気相空間からキャニスタ３８に空気を送る。その結果、燃料タンク３６の気相空間が負圧、キャニスタ３８内が正圧となる。この状態で、ダイヤフラムポンプ１の吸入弁６又は吐出弁８を強制閉弁してポンプ通路４４を遮断する。その後、燃料タンク３６の気相空間の負圧、並びにキャニスタ３８内の正圧がどのように変化するか、変化しないかを監視することにより燃料タンク３６及びキャニスタ３８の漏れ診断を行うことができる。

【0061】

漏れ診断は、負圧又は正圧の変化を監視することにより行うため、漏れ以外の原因による圧力変動は少ないことが望ましい。比例ソレノイドをアクチュエータとしたダイヤフラムポンプ１では、プランジャ２０の移動量を自在に制御することができるため、ポンプ作動時のプランジャ２０の移動量を小さくし、作動周期を短くすることにより、吐出圧の脈動を小さくすることができる。そのため、漏れ診断を行うまでの待機時間を短くすることができる。

【0062】

パージ弁５０の位置、若しくは大気弁５４の位置にダイヤフラムポンプ１を設置した場合には、ダイヤフラムポンプ１の作動によりキャニスタ３８及び燃料タンク３６を共に負圧、若しくは正圧として漏れ診断を行うことができる。パージ弁５０の位置に設置したダイヤフラムポンプ１によりキャニスタ３８及び燃料タンク３６を共に負圧とする場合は、大気弁５４は閉じ、封鎖弁４２を開いた状態とする。また、大気弁５４の位置に設置したダイヤフラムポンプ１によりキャニスタ３８及び燃料タンク３６を共に正圧とする場合は、パージ弁５０は閉じ、封鎖弁４２を開いた状態とする。

【0063】

＜その他の実施形態＞
以上、本明細書に開示の技術を特定の実施形態について説明したが、その他各種の形態で実施可能なものである。例えば、一方向弁は、ボールを用いたもの、スイング式など公知の各種のものを用いることができる。上記実施形態では、吸入弁６及び吐出弁８を個別に強制閉弁するものを示したが、それらの両方を同時に強制閉弁するようにしてもよい。また、上記実施形態では、強制閉弁する際にプランジャ２０の一方の端部２０Ａにより弁体６Ａ又は弁体８Ａを弁座６Ｂ又は８Ｂに向けて押圧するようにしたが、ダイヤフラム４により弁体６Ａ又は弁体８Ａを弁座６Ｂ又は８Ｂに向けて押圧するようにしてもよい。更に、上記実施形態では、弁体６Ａ、弁体８Ａを付勢する弾性体を圧縮ばね６Ｃ、引張ばね８Ｃとしたが、他の弾性体を用いてもよい。

【0064】

上記実施形態では、吸入弁６を強制閉弁する際の吸入通路１４の圧力は、正圧としたが、負圧としてもよい。また、吸入通路１４の圧力源は、燃料タンク以外の圧力源としてもよい。更に、上記実施形態では、プランジャ２０の一方の端部２０Ａと弁体６Ａとの間に介在する弾性体をばね３４としたが、他の弾性体を用いてもよい。

【符号の説明】

【0065】

１ ダイヤフラムポンプ（ポンプモジュール）
２ ポンプケース
４ ダイヤフラム
６ 吸入弁
８ 吐出弁
６Ａ、８Ａ 弁体
６Ｂ、８Ｂ 弁座
６Ｃ 圧縮ばね（弾性体）
８Ｃ 引張ばね（弾性体）
９ 紐
１０ ポンプ室
１２ ダイヤフラム室
１４ 吸入通路
１６ 吐出通路
１７ 比例ソレノイド
１８ ソレノイドコイル
２０ プランジャ
２０Ａ 一方の端部
２０Ｂ フランジ部
２２ 圧縮ばね
２４ 電流コントローラ
２６ ポンプ作動スイッチ
２８ 吐出量設定部
３０ 強制閉弁スイッチ
３２ 圧力センサ
３４ ばね（弾性体）
３６ 燃料タンク（圧力源）
３７ 燃料ポンプ
３８ キャニスタ
３９ セットプレート
４０ ベーパ通路
４２ 封鎖弁（ベーパ弁）
４４ ポンプ通路
４６ 遮断弁付きポンプ
４８ パージ通路
５０ パージ弁
５２ 大気通路
５４ 大気弁
５６ エアフィルタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】