JP2022136187A - 流量制御弁 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、従来問題となっていた、ろうダレ等のろう付け不良による製造工程における不具合を簡素な構造で抑制し、気密性及び耐圧性を維持できる流量制御弁を提供することである。【解決手段】電動弁１００は、流体の流量を制御するニードル１２１を内部に収容し、ニードル１２１が近接または離間可能な弁座１１２を内部に有する弁室１１１Ａが形成され、金属材料で形成された弁本体１１１と、弁本体１１１に接合され、ニードル１２１を駆動するケース１５１と、弁本体１１１とは異なる金属材料で形成され、弁本体１１１にろう付けされる、２本の継手１０１、１０２とを備え、弁本体１１１の外周であって、弁本体１１１のケース１５１側の端面、及び／又は、弁座１１２側の端面と、継手１０１が接合される第１のポート１１１ｂとの間に溝１１１ｄが設けられることを特徴とする。【選択図】図４

Description

本発明は、流体の流量を制御する、電動弁及び電磁弁を含む流量制御弁に関する。

従来から、流体の流量を制御する、電動弁及び電磁弁を含む流量制御弁が知られている。このような流量制御弁のうち、ヒートポンプ式の冷暖房システムや冷凍システムにおいて電動式膨張弁として使用される、特許文献１に記載された電動弁が知られている。以下、図１（ａ）乃至図２（ｂ）を使用してこのような従来の電動弁について説明する。

図１（ａ）は、従来の電動弁１０の概略の構成を示す正面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す弁本体１１を逆向きに配置したろう付け工程を示す正面図であり、図２（ａ）は、図１（ｂ）に示す弁本体１１のろう付け後の状態を示す側面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す弁本体１１の溶接工程を示す側面図である。

図１（ａ）に示すように、従来の電動弁１０は、弁本体１１と、ケース１２と、２本の継手１３，１４とを主に備えている。弁本体１１とケース１２は、ここではどちらもステンレスで形成されており、溶接により接合されている。さらに２本の継手１３，１４も弁本体１１に、気密性及び耐圧性を維持して接合する必要がある。

特許５６８４７４６号

２本の継手１３，１４の材質に限定はないが、継手１３，１４の材質が、弁本体１１と異なる材質である例えば銅製の場合には、溶接による接合が困難となるため、ろう付けを行う必要がある。このようなろう付けを行う場合には、図１（ｂ）に示すように、弁本体１１を逆向きにして、ろう付けを行うことが一般的である。これは、ろう付け時に下向きの継手１４の固定が容易となるからである。

このときに、ろう材の使用量、又は、ろう付け時の雰囲気温度のばらつき等により、図２（ａ）に示すように、横向きの継手１３の接合部から溶融したろう材１３ＷＢが自重で溶け落ち、ろうダレが生じる場合がある。このような場合には、図２（ｂ）に示すように、その後の弁本体１１とケース１２の溶接を行う溶接工程において、溶け落ちたろう材１３ＷＢが溶接面となる弁本体１１の端面にかかり、弁本体１１とケース１２が正常に接触できない場合がある。この場合には、弁本体１１とケース１２との間に傾斜又は隙間が生じてしまい溶接不良となったり、溶接部の金属組織にろう材が溶け込むことで強度的な不具合が生じて、電動弁内部の気密性及び耐圧性を損ねる場合があった。

また、その後の工程である圧入工程やかしめ工程などにおいて、ろうダレにより治具との接触面である基準面がずれてしまい、正常に固定することができない等、その後の製造工程で不具合が生じる場合もあった。

従って、本発明の目的は、このような従来の問題点であった、ろうダレ等のろう付け不良による、製造工程における不具合を簡素な構造で抑制し、気密性及び耐圧性を維持できる流量制御弁を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の流量制御弁は、流体の流量を制御する弁体を内部に収容し、前記弁体が近接または離間可能な弁座を内部に有する弁室が形成され、金属材料で形成された弁本体と、前記弁本体に接合され、前記弁体を駆動する駆動部と、前記弁本体とは異なる金属材料で形成され、前記弁本体にろう付けされる、少なくとも１本の継手と、を備え、前記弁本体の外周であって、前記弁本体の前記駆動部側の端面、及び／又は、前記弁座側の端面と、前記少なくとも１本の継手の接合部との間に溝が設けられたことを特徴とする。

また、前記弁本体は円筒形状を有し、前記溝は前記円筒形状の前記弁本体の全周に形成されるものとしてもよい。

また、前記溝は、ローレット形状であるものとしてもよい。

また、前記弁本体は円筒形状を有し、前記溝は前記円筒形状の前記弁本体の一部に形成されるものとしてもよい。

また、前記溝は、該溝の円周方向の幅が継手の外径より小さいものとしてもよい。

また、前記溝は、複数であるものとしてもよい。

また、前記端面は、他の部品との接合面となるものとしてもよい。

また、前記接合面は、他の部品との溶接面であるものとしてもよい。

また、前記端面は、後の工程において基準面となるものとしてもよい。

また、前記流量制御弁は、電動弁であるものとしてもよい。

また、前記流量制御弁は、電磁弁であるものとしてもよい。

本発明によれば、従来の問題点であった、ろうダレによる製造工程における不具合を簡素な構造で抑制し、気密性及び耐圧性を維持できる流量制御弁を提供することができる。

図１（ａ）は、従来の電動弁の概略の構成を示す正面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す弁本体を逆向きに配置したろう付け工程を示す正面図である。 図２（ａ）は、図１（ｂ）に示す弁本体のろう付け後の状態を示す側面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す弁本体の溶接工程を示す側面図である。 本発明に係る流量制御弁の第１の実施形態である電動弁の概略の構成を示す縦断面図である。 図４（ａ）は、図３に示す電動弁のうち弁本体の部分を拡大して示す正面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すＩＶＢ部分を拡大して示す部分拡大図であり、図４（ｃ）は、図４（ａ）に示す弁本体のろう付け後の側面図である。 図５（ａ）は、本発明に係る流量制御弁の第２の実施形態である電動弁のうち弁本体の部分を拡大して示す正面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示すＶＢ部分を拡大して示す部分拡大図である。 図６（ａ）は、従来の電動弁の溶接工程を示す側面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す電動弁の弁本体のろう付け工程を示す正面図である。 図７（ａ）は、図６（ｂ）に示す弁本体のろう付け後の状態を示す正面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示す弁本体の側面図である。 本発明に係る流量制御弁の第３の実施形態である電動弁のうち弁本体の部分を拡大して示す正面図である。 図９（ａ）は、従来の電磁弁の一例を示す断面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）に示す電磁弁の弁座の圧入工程又はかしめ工程を示す断面図である。 図１０（ａ）は、図９（ａ）に示す電磁弁のろう付け工程を示す断面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示す電磁弁のろう付け後の状態を示す側面図である。 本発明の係る流量制御弁の第４の実施形態である電磁弁のうち弁本体の部分を拡大して示す正面図である。 図１２（ａ）は、本発明に係る流量制御弁の第５の実施形態である電動弁の弁本体を拡大して示す側面図であり、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）に示す弁本体のろう付け後の状態を示す側面図である。 図１３（ａ）は、弁本体に溝を設ける加工の一例を示す正面図であり、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に示すＸＩＩＩＢを拡大して示す部分拡大図であり、図１３（ｃ）は、図１３（ａ）の側面図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

まず、本発明の第１の実施形態について説明する。

尚、以下の説明における上下の概念は、例えば図３における上下に対応しており、各部材の相対的な位置関係を示すものであって、絶対的な位置関係を示すものではない。

図３は、本発明に係る流動制御弁の第１の実施形態である電動弁１００の概略の構成を示す縦断面図である。

図３において、電動弁１００は、主に、ヒートポンプ式の冷暖房システムや冷凍システムにおいて、電動式膨張弁等として使用される電動弁である。電動弁１００は、内部に弁室１１１Ａが形成される弁本体部１１０と、弁室１１１Ａの内部に収容されるニードル部１２０と、ニードル部１２０に接続されるロータ軸回転部１３０と、ロータ軸回転部１３０を駆動するロータ軸駆動部１４０と、弁本体部１１０に接続され、内部にロータ軸回転部１３０及びロータ軸駆動部１４０を収容する外装部１５０とから主に構成される。

弁本体部１１０は、弁本体１１１と、弁座１１２とを備える。

弁本体１１１は、例えばステンレス鋼板等の金属材料をプレス加工等により加工して形成される。弁本体１１１には、内部に後述するニードル１２１を収容する弁室１１１Ａが形成される。この弁室１１１Ａの側壁には、第１の継手１０１が接合される第１のポート１１１ｂが形成され、弁室１１１Ａの底面には、第２の継手１０２が接合される第２のポート１１１ｃが形成される。

なお、第１の継手１０１、及び、第２の継手１０２は、いずれも銅製またはステンレス製等の金属製であればよいが、本発明では、第１及び第２の継手１０１、１０２は、弁本体１１１にろう付けにより固定され、弁本体１１１とは異なる金属材料である。また、本実施形態では、第１のポート１１１ｂを入力側とし、第２のポート１１１ｃを出力側として、冷媒が流れるものとして説明するが、これには限定されず、本実施形態の電動弁１００は、第１のポート１１１ｂを出力側とし、第２のポート１１１ｃを入力側としても使用できる双方向対応型の電動弁であってもよい。

弁座１１２は、例えばステンレス鋼あるいは銅合金等の金属材料で形成され、弁本体１１１の第２の継手１０２が接続される第２のポート１１１ｃの周囲に溶接やろう付けなどにより固定される。弁座１１２には、中央に貫通する貫通孔であって、第２のポート１１１ｃを介して第２の継手１０２に接続される弁ポート１１２ａが形成される。弁ポート１１２ａは、後述するニードル１２１と近接または離間され、流体の流量が制御される。なお、ここでは、弁座１１２は、弁本体１１１と別部材であるものとしたが、耐久性や作動性に問題がなければ、弁本体１１１と一体に成形されるものとしてもよい。

ニードル部１２０は、ニードル１２１と、弁ばね１２２と、ばね受け１２３と、ワッシャ１２４と、ニードルケース１２５とを備える。

ニードル１２１は、弁体とも呼ばれ、例えばステンレス鋼等の金属材料で形成され、後述するロータ軸１３１等により中心軸ＣＬ方向に駆動され、流体の流量が制御される。ニードル１２１の弁ポート１１２ａに近接される側には、なだらかに中央が突出する形状が形成され、上述の弁ポート１１２ａとの流体の流量制御により実効開口面積が定量的に増減するように形成されている。またニードル１２１のロータ軸１３１側には、後述する略円筒形状のニードルケース１２５が溶接により固定され、その内側に弁ばね１２２が保持される。

弁ばね１２２は、略円筒形状のニードルケース１２５の内部に配置され、ニードル１２１と、後述するばね受け１２３のばね係合部１２３ａとの間に圧縮して配置される。なお、弁ばね１２２を設けることにより、後述するロータ軸１３１等によるねじ推力をニードル１２１及び弁ポート１１２ａなどに直接与えることを防止する作用があり、電動弁１００の耐久性を高める効果がある。

ばね受け１２３は、例えば樹脂等により略円柱形状に形成され、略円筒形状のニードルケース１２５の内部の後述するロータ軸１３１とニードル１２１との間であって、弁ばね１２２の内部に中心軸ＣＬに沿って配置される。ばね受け１２３のロータ軸１３１に接触される側の端部には、外径方向に向かって突出した円板形状のばね係合部１２３ａが形成される。

なお、ばね受け１２３を設け、弁ばね１２２の内部に中心軸ＣＬに沿って配置することにより、弁ばね１２２の同心性を高め、作動性を向上させる効果があるが、この構成に限定されるものではない。ばね受け１２３を設けない場合には、弁ばね１２２は、後述するロータ軸１３１のフランジ部１３１ｂとニードル１２１との間に圧縮して配置されることとなる。

ワッシャ１２４は、例えば高滑性樹脂等で円環形状に形成され、後述するロータ軸１３１のフランジ部１３１ｂと、後述するニードルケース１２５の縮径部１２５ａとの間に配置される。なお、ワッシャ１２４を設けることにより、ロータ軸１３１の回転を直接ニードル１２１に伝達することを抑制することができる。これによりニードル１２１の回転が抑制され、ニードル１２１と弁座１１２の弁ポート１１２ａの磨耗を防止する作用を有することとなる。

ニードルケース１２５は、例えばステンレス鋼などの金属材料により、プレス加工等により略円筒形状に形成される。ニードルケース１２５のロータ軸１３１側の端部には、内側に直角に屈曲された縮径部１２５ａが形成される。ニードルケース１２５は、後述するロータ軸１３１等のねじ駆動力をニードル１２１に伝達する作用を有している。ニードルケース１２５の縮径部１２５ａは、後述するロータ軸１３１のフランジ部１３１ｂと互いに対向して係合するように配置される。またニードルケース１２５の縮径部１２５ａと反対側の端部には、ニードル１２１が溶接等により固定される。

ロータ軸回転部１３０は、ロータ軸１３１と、雌ねじ部材１３２と、固定金具１３３とを備える。

ロータ軸１３１は、例えば金属材料で形成され、概ね断面円形の棒状に形成され、電動弁１００の中心軸ＣＬに沿って上下に延在して配置される。ロータ軸１３１は、後述するステッピングモータ等の電動機により回転されるマグネットロータ１４１の中心に、後述するロータ固定部材１４２により固定され、マグネットロータ１４１の回転に合わせて中心軸ＣＬの周りを回転する。

ロータ軸１３１のロータ固定部材１４２よりニードル１２１側の部分には、雄ねじ部１３１ａが形成され、後述する雌ねじ部材１３２の雌ねじ部１３２ｂとねじ結合される。ロータ軸１３１のニードル１２１側の端部には、外径方向に円板形状に突出したフランジ部１３１ｂが形成される。フランジ部１３１ｂは、ニードルケース１２５の内部の縮径部１２５ａよりもニードル１２１側に配置され、縮径部１２５ａより直径が大きくなっており、抜け止めとなっている。

雌ねじ部材１３２は、例えば樹脂で概ね円柱形状に形成され、電動弁１００の中心軸ＣＬに沿った断面円形の貫通孔には、その上部に雌ねじ部１３２ｂが形成され、ロータ軸１３１の雄ねじ部１３１ａとねじ結合される。雌ねじ部材１３２は、このねじ結合により、後述するマグネットロータ１４１の回転運動をロータ軸１３１の直線運動に変換する作用を有している。

雌ねじ部材１３２のニードル１２１側の中央部には、ニードル１２１の移動に合わせてニードルケース１２５を摺動可能に収容できるガイド室１３２Ａが形成される。また、ガイド室１３２Ａの一部には均圧孔１３２ｃが設けられる。これにより、ガイド室１３２Ａと後述するロータ室１４１Ａが連通することとなり、ロータ軸１３１及びニードルケース１２５の移動が容易となる。また、雌ねじ部材１３２の外周の中段付近には、固定金具１３３が固定される。

固定金具１３３は、金属製の円板形状の部材であり、雌ねじ部材１３２に例えばインサート成形等に固定される。固定金具１３３の外周部は、さらに弁本体１１１の円形状の上端部に溶接等により固定される。これにより、雌ねじ部材１３２は、固定金具１３３を介して弁本体１１１に回転不能に固定されることとなる。

ロータ軸駆動部１４０は、マグネットロータ１４１と、ロータ固定部材１４２と、回転ストッパばね１４３と、可動ストッパ部材１４４とを備える。

マグネットロータ１４１は、後述するケース１５１の内部のロータ室１４１Ａに収容され、フェライト焼結体等により構成されたＮ極Ｓ極交互に配置された多極の永久磁石により構成されている。本実施形態では、マグネットロータ１４１は、後述するケース１５１の外周に配置され、図示が省略されるヨーク、ボビン、およびコイルなどからなるステータと共にステッピングモータを構成している。なお、ここではステッピングモータとしたが、これには限定されず、マグネットロータ１４１を回転駆動できるその他の電動機を使用しても同様の作用効果を得ることができる。

ロータ固定部材１４２は、マグネットロータ１４１の中心に設けられ、マグネットロータ１４１とロータ軸１３１とを圧入などにより固定している。

回転ストッパばね１４３は、コイルばね形状を有し、後述するロータ支持部材１５２の円筒部分１５２ｂの周囲に配置される。回転ストッパばね１４３の上端部は、ロータ支持部材１５２の円筒部分１５２ｂの上部に固定され、下端部は可動ストッパ部材１４４に係合して固定される。

可動ストッパ部材１４４は、１巻のコイルばね形状を有し、ロータ支持部材１５２の円筒部分１５２ｂの周囲に回転可能に配置される。可動ストッパ部材１４４の一方の端部は、多極を有するマグネットロータ１４１の所定の一極に一体として形成された係合突起部１４１ｂに係合され、もう一方の端部は回転ストッパばね１４３の下端部に係合される。このような構成とすることにより、回転ストッパばね１４３は、電動弁１００の中心軸ＣＬに対して、がたつきなく配置され、回転ストッパばね１４３のばねの弾性力により、回転駆動されたマグネットロータ１４１が可動ストッパ部材１４４を介して所定の位置まで滑らかに戻されることとなる。

外装部１５０は、ケース１５１と、ロータ支持部材１５２と、筒状部材１５３とを備える。

ケース１５１は、例えばステンレス鋼板などの非磁性体の金属を、プレス加工等によりカップ形状に加工して形成される。ケース１５１の円形状の下端部は、弁本体１１１の円形状の上端部と、ＴＩＧ溶接、プラズマ溶接あるいはレーザ溶接等により全周を突合わせ溶接することにより気密固定される。また、ケース１５１には、後述するロータ支持部材１５２の傘状部分１５２ａに形成された係合凹部１５２ｃに係合するための、ディンプル１５１ａが形成される。

ロータ支持部材１５２は、ステンレス鋼板などにより、プレス加工等により形成され、ケース１５１に接触して固定される傘状部分１５２ａと、傘状部分１５２ａの中央から下側に延びる円筒部分１５２ｂとから構成される。傘状部分１５２ａには、係合凹部１５２ｃが形成され、この係合凹部１５２ｃとケース１５１のディンプル１５１ａとの係合により、ロータ支持部材１５２は、ケース１５１の所定の取付位置に回転不能に固定される。

筒状部材１５３は、金属あるいは合成樹脂であって、潤滑性の高い素材により形成され、ロータ支持部材１５２の円筒部分１５２ｂの内部に配置され、ロータ軸１３１の上端部を回転可能に保持している。

このように構成された本発明の電動弁１００の動作について説明する。

本発明の電動弁１００を駆動する場合には、まずステータに駆動パルス信号を与えることから開始する。これにより、パルス数に応じてマグネットロータ１４１が回転し、これに伴いロータ軸１３１が回転し、ロータ軸１３１の雄ねじ部１３１ａと、雌ねじ部材１３２の雌ねじ部１３２ｂとのねじ係合により、ロータ軸１３１が回転しつつ中心軸ＣＬに沿って移動する。

電動弁１００を弁閉状態にする場合には、ロータ軸１３１を下側に移動させる必要がある。ニードル１２１が弁座１１２に当接した後、さらにロータ軸１３１が下側に移動すると、ばね受け１２３を介して、弁ばね１２２が縮み、ニードル１２１が、弁ばね１２２の反力による荷重で弁座１１２に押圧され、電動弁１００は、確実な弁閉状態に制御される。

このとき、ニードル１２１は、ばね受け１２３、弁ばね１２２を介して、弁座１１２に押圧されるため着座面の摩擦抵抗が、ロータ軸１３１と高滑性のばね受け１２３間の摩擦抵抗より大きくなり、回転するロータ軸１３１はばね受け１２３との間で滑り摺動するため、ニードルケース１２５及びニードル１２１への回転の伝達は抑制される。これにより、ニードル１２１と弁ポート１１２ａとの磨耗が抑制される。また、ロータ軸１３１が押し込まれるため、ロータ軸１３１のフランジ部１３１ｂと共にワッシャ１２４が下降するので、ワッシャ１２４の上面がニードルケース１２５の縮径部１２５ａの下端面と非接触となり、ニードルケース１２５の回転も停止する。

続いて、電動弁１００を弁閉状態から、弁開状態に戻す場合には、ロータ軸１３１を逆回転させて上側に移動させる必要がある。ロータ軸１３１の上昇に伴い弁ばね１２２はばね受け１２３を介して伸長する。このとき、ニードル１２１が弁座１１２に当接状態を保持している。更にロータ軸１３１が上側に移動すると、ロータ軸１３１のフランジ部１３１ｂがワッシャ１２４を介して、ニードルケース１２５の縮径部１２５ａ内平面に接触し、回転しながらニードルケース１２５を吊り上げる。ニードルケース１２５が吊り上げられると、これに固定されたニードル１２１も上側に移動し、ニードル１２１と弁座１１２の弁ポート１１２ａが非接触となり、電動弁１００は、弁開状態に制御される。

このとき、ニードルケース１２５及びニードル１２１は、高滑性のワッシャ１２４を介して、ロータ軸１３１に駆動されるため、ロータ軸１３１の回転がニードルケース１２５及びニードル１２１に伝達されることが抑制される。これにより、ニードル１２１と弁ポート１１２ａとの磨耗が抑制される。

このような、本発明の電動弁１００には、上述の従来の問題点であった、ろうダレ等のろう付け不良による製造工程における不具合を簡素な形状で抑制する構造が設けられている。以下、図４（ａ）、及び、図４（ｂ）を使用して、その構造について説明する。

図４（ａ）は、図３に示す電動弁１００の弁本体１１１の部分を拡大して示す正面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すＩＶ部分を拡大して示す部分拡大図であり、図４（ｃ）は、図４（ａ）に示す弁本体１１１のろう付け後の側面図である。

図４（ａ）及び図４（ｃ）において、電動弁１００の弁本体１１１には、横向きに配置された第１の継手１０１と、下向きに配置された第２の継手１０２がろう付けにより固定される。第１の継手１０１は、ろう材１０１ＷＢにより第１のポート１１１ｂにろう付けされ、第２の継手１０２は、ろう材１０２ＷＢにより第２のポート１１１ｃにろう付けさる。さらに弁本体１１１には、ろう材の流出を堰き止めるための全周に亘る溝１１１ｄが形成される。

本実施形態では、全周に亘って形成された溝１１１ｄは、横向きに配置された第１の継手１０１に使用されたろう材１０１ＷＢの流出を堰き止めるために設けられる。このため、溝１１１ｄは、弁本体１１１の外周であって、第１の継手１０１がろう付けされる第１のポート１１１ｂと、弁本体１１１の上側との端面、すなわち弁本体１１１とケース１５１との溶接面である、弁本体１１１のケース１５１側の端面との間に形成される。なお、溝１１１ｄは、弁本体１１１を旋盤加工することにより形成される。

なお、弁本体１１１に第１、第２の継手１０１、１０２をろう付けする場合には、図１（ｂ）に示すように、弁本体１１１を逆さにして、ろう付けを行うことが一般的である。これは、ろう付け時に下向きの第２の継手１０２の固定が容易になるからである。また、本実施形態では、弁本体１１１の第１のポート１１１ｂと第１の継手１０１との間、及び、第２のポート１１１ｃと第２の継手１０２との間に、それぞれリングろうを配置し、炉中ろう付けでろう付けされるが、これには限定されない。さらに、ここではろう材として銀ろう、リン青銅、銅ろう等を使用するものとするが、これには限定されない。

このようなろう付けを行う場合には、ろう材の使用量、又は、ろう付け時の雰囲気温度のばらつき等により、ろう材が溶け落ちるろうダレが発生することがある。このようにろう材が溶け落ちた場合には、図２（ｂ）に示すように、弁本体１１１とケース１５１との溶接面となる弁本体１１１のケース１５１側の端面に溶け落ちたろう材がかかり、弁本体１１１とケース１５１が正常に接触できず、また、溶接部の金属組織内にろう材が混入することにより、溶接不良となる可能性がある。

本実施形態の電動弁１００では、溝１１１ｄが設けられているため、第１のポート１１１ｂからろう材１０１ＷＢが溶け落ちた場合であっても、これを溝１１１ｄで堰き止めることができ、上述のような溶接不良を簡単な構造で抑制することができ、気密性及び耐圧性を維持することができる。なお、本実施形態では、溝１１１ｄは、弁本体１１１の全周に亘って設けられているため、確実にろうダレを防止できるという効果を有する。

以上のように、本発明の第１の実施形態によれば、弁本体１１１の外周であって、第１の継手１０１がろう材１０１ＷＢによりろう付けされる第１のポート１１１ｂと、弁本体１１１の上側のケース１５１側の端面との間に、弁本体１１１の全周に亘って形成された溝１１１ｄを設けることにより、ろう材１０１ＷＢが溶け落ちた場合であっても、これを堰き止めることができ、弁本体１１１とケース１５１との溶接不良を防止することができ、簡素な構造で製造工程における不具合を抑制し、気密性及び耐圧性を維持できる流量制御弁を提供することができる。

次に本発明の第２の実施形態を説明する。

図５（ａ）は、本発明に係る流量制御弁の第２の実施形態である電動弁２００のうち弁本体２１１の部分を拡大して示す正面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示すＶＢ部分を拡大して示す部分拡大図である。

図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、第２の実施形態の電動弁２００の弁本体２１１には、弁本体２１１の全周に亘って形成されたローレット形状の溝２１１ｄが設けられている。それ以外の構成は、第１の実施形態の電動弁１００と同じである。同様の構成には、同様の参照符号を付し、説明を省略する。

図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、弁本体２１１の溝２１１ｄは、第１の実施形態の溝１１１ｄと同様に、第１のポート２１１ｂと、弁本体２１１の上側であるケース１５１側の端面との間に設けられ、第１の継手１０１の接合に使用されるろう材１０１ＷＢの溶け出しを抑制している。なお、溝２１１ｄは、全周に形成されているため、確実にろう材の流出を堰き止められるという効果がある。さらに、ローレット形状であるため、美観が向上するという効果も期待される。また、溝２１１ｄは、ローレット形状のバイトを使用して、弁本体２１１を旋盤加工することにより形成される。

以上のように、本発明の第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の作用効果を奏するのと共に、美観が向上するという効果も有する。

次に本発明の第３の実施形態を説明する。

まず、従来の問題点について、図６（ａ）乃至図７（ｂ）を使用して説明する。

図６（ａ）は、従来の電動弁２０の溶接工程を示す側面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す電動弁２０の弁本体２１のろう付け工程を示す図であり、図７（ａ）は、図６（ｂ）に示す弁本体２１のろう付け後の状態を示す正面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示す弁本体２１の側面図である。

図６（ａ）に示すように、従来の電動弁２０は、弁本体２１と、ケース２２と、２本の継手２３，２４とを主に備えている。弁本体２１とケース２２は、ここではどちらもステンレスで形成されており、溶接により接合されている。さらに２本の継手２３，２４の材質が、弁本体２１と異なる材質である例えば銅製の場合には、溶接による接合が困難となるため、ろう付けを行う必要がある。このように、ろう付けを行う場合には、図６（ｂ）に示すように、弁本体２１を逆さにして、ろう付け台に乗せて、ろう付けを行う。これは、ろう付け時に下向きの継手２４の固定が容易となるからである。

このときに、ろう材の使用量、又は、ろう付け時の雰囲気温度のばらつき等により、ろう材が自重により溶け落ちる場合がある。これは、上述の第１及び第２の実施形態で説明したように、図６（ｂ）に示すような横向きの継手２３からろう材２３ＷＢが溶け落ちるだけではなく、図７（ａ）、図７（ｂ）に示すように、下向きの継手２４からろう材２４ＷＢが溶け落ちる可能性もある。このような場合、図６（ａ）に示すように、電動弁２０を溶接治具に乗せたときに、弁本体２１の下面についたろう材２４ＷＢにより、治具との接触面である基準面がずれてしまい、電動弁２０が傾斜して、正常に溶接を行うことができないという問題があった。

第３の実施形態の電動弁３００には、このようなろう付け不良による製造工程における不具合を簡素な形状で抑制する構造が設けられている。以下、図８を使用して、その構造について説明する。

図８は、本発明に係る流量制御弁の第３の実施形態である電動弁３００のうち弁本体３１１の部分を拡大して示す正面図である。

図８に示すように、第３の実施形態の電動弁３００の弁本体３１１には、弁本体３１１の全周に亘って形成された２本の溝３１１ｄ１、３１１ｄ２が設けられている。それ以外の構成は、第１の実施形態の電動弁１００と同じであるため、説明を省略する。

図８において、弁本体３１１には、横向きに配置された第１の継手１０１と、下向きに配置された第２の継手１０２がろう付けにより固定される。第１の継手１０１は、ろう材１０１ＷＢにより第１のポート３１１ｂにろう付けされ、第２の継手１０２は、ろう材１０２ＷＢにより第２のポート３１１ｃにろう付けされる。溝３１１ｄ１は、第１のポート３１１ｂと、溶接面となる弁本体３１１の上側であるケース１５１側の端面３１１ｅとの間に設けられる。溝３１１ｄ１は、ろうダレにより溶接面に傾斜又は隙間が生じるのを抑制する。さらに、溝３１１ｄ２は、第２のポート３１１ｃと、溶接時に溶接治具との基準面となる、弁本体３１１の下側である弁座１１２側の端面３１１ｆとの間に設けられる。溝３１１ｄ２は、ろうダレにより溶接時に電動弁３００が傾斜するのを抑制する。

以上のように、本発明の第３の実施形態によれば、弁本体３１１の第１のポート３１１ｂと、弁本体３１１の上側であるケース１５１側の端面３１１ｅ、及び、下側である弁座側の端面３１１ｆとの間の両方に２つの溝３１１ｄ１、３１１ｄ２を設けることにより、第１のポート３１１ｂに配置されたろう材１０１ＷＢと、第２のポート３１１ｃに配置されたろう材１０２ＷＢのいずれかが溶け落ちた場合であっても、この流出を堰き止めることができ、溶接不良を防止することができ、簡素な構造で製造工程における不具合を抑制し、気密性及び耐圧性を維持できる流量制御弁を提供することができる。

次に本発明の第４の実施形態を説明する。

まず、従来の問題点について、図９（ａ）乃至図１０（ｂ）を使用して説明する。

図９（ａ）は、従来の電磁弁３０の一例を示す断面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）に示す電磁弁３０の弁座３５の圧入工程又はかしめ工程を示す断面図であり、図１０（ａ）は、図９（ａ）に示す電磁弁３０のろう付け工程を示す断面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示す電磁弁３０のろう付け後の状態を示す側面図である。

図９（ａ）に示すように、従来の電磁弁３０は、弁体を内部に収容する弁室を有する弁本体３１と、弁体を駆動するプランジャを有するプランジャユニット３２と、プランジャを内部で摺動ガイドする円筒状のプランジャチューブ３６と、弁本体３１の左右に向けて接合される２本の継手３３，３４とを主に備えている。また、弁本体３１の弁室の内部には、弁体と近接または離間可能な弁座３５が、圧入及びかしめ加工により固定されている。

弁本体３１の材質は、銅合金であり、２本の継手３３，３４の材質が銅製である場合、弁本体３１にろう付けにより固定される。このように、ろう付けを行う場合には、図１０（ａ）に示すように、弁本体３１を逆向きに配置せず、ろう付け台に乗せて、ろう付けを行うことが一般的である。これは、弁本体３１の上部には開口部があり、この開口部にプランジャチューブ３６を同時にろう付けするためである。

このときに、ろう材の使用量やろう付け時の雰囲気温度のばらつき等により、ろう材が自重により溶け落ちる場合がある。このような場合、図１０（ｂ）に示すように、ろう材３３ＷＢが弁本体３１の下側の面についてしまう。この場合、その後の工程である弁座３５の圧入工程、及び、かしめ工程等において、図９（ｂ）に示すように、電磁弁３０を圧入又はかしめ治具に乗せたときに、弁本体３１の下面についたろう材３３ＷＢにより、治具との接触面である基準面がずれてしまい、電磁弁３０が傾斜し、後の製造工程で不具合が生じるという問題があった。つまり、図９（ｂ）に示すように、弁座部材の圧入、及び、かしめ荷重は、本来の軸心である、矢印の方向からかけられる。しかし、ろうダレにより、ろう材３３ＷＢが弁本体３１の下面につくと、図９（ｂ）に示すように、治具と完全に接触できず、軸心が傾斜し圧入工程、及び、かしめ工程で不具合が生じていた。

第４の実施形態の電磁弁４００には、このようなろう付け不良による製造工程における不具合を簡素な形状で抑制する構造が設けられている。以下、図１１を使用して、その構造について説明する。

図１１は、本発明の係る流量制御弁の第４の実施形態である電磁弁４００のうち弁本体４１１の部分を拡大して示す正面図である。

図１１に示すように、本発明の第４の実施形態の電磁弁４００の弁本体４１１には、右向きに配置された第１の継手４０１と、左向きに配置された第２の継手４０２がろう付けにより固定される。第１の継手４０１は、ろう材４０１ＷＢにより第１のポート４１１ｂにろう付けされ、第２の継手４０２は、ろう材４０２ＷＢにより第２のポート４１１ｃにろう付けされる。また、弁本体４１１の第１のポート４１１ｂと、弁本体４１１の下側の端面となる弁座３５側の端面との間には、弁本体４１１の全周に亘って形成された溝４１１ｄが設けられている。それ以外の構成は、従来の電磁弁３０と同じであるため、詳細な説明を省略する。

溝４１１ｄは、第１のポート４１１ｂと、後の工程である圧入工程、及び、かしめ工程において治具との基準面となる、弁本体４１１の下側である弁座１１２側の端面４１１ｇ（または、４１１ｈ）との間に設けられるため、ろうダレによりろう材の流出を溝４１１ｄで堰き止めることができ、その後の工程において、治具上で電磁弁４００が傾斜するのを抑制することができる。

以上のように、本発明の第４の実施形態によれば、第１乃至第３の実施形体で説明した電動弁だけではなく、本実施形態の電磁弁のように、弁本体にろう付けにより継手を接合する全ての流量制御弁に本発明を適応できるという顕著な効果を奏する。

次に本発明の第５の実施形態を説明する。

図１２（ａ）は、本発明に係る流量制御弁の第５の実施形態である電動弁５００の弁本体５１１を拡大して示す側面図であり、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）に示す弁本体５１１のろう付け後の状態を示す側面図である。

図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すように、第５の実施形態の電動弁５００の弁本体５１１には、弁本体５１１の第１の継手１０１に対応した外周面の一部に形成された溝５１１ｄが設けられている。それ以外の構成は、第１の実施形態の電動弁１００と同じである。同様の構成には、同様の参照符号を付し、説明を省略する。

図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すように、電動弁５００の弁本体５１１には、第１の継手１０１がろう材１０１ＷＢにより横向きにろう付けされ、第２の継手１０２がろう材１０２ＷＢにより下向きにろう付けされる。このように、弁本体５１１の外周の一部に溝５１１ｄを形成するものとしても、第１乃至第４の実施形態に示した全周に亘る溝と同様の作用効果を奏することが期待できる。

なお、本実施形態では、図１２（ｂ）に示すように、溝５１１ｄは、横向きに配置された第１の継手１０１に使用されたろう材１０１ＷＢの流出を堰き止めるために設けられるため、溝５１１ｄは、弁本体５１１の外周であって、第１の継手１０１がろう付けされる第１のポート５１１ｂと、弁本体５１１の上側との端面、すなわち弁本体５１１とケース１５１との溶接面である、弁本体５１１のケース１５１側の端面との間に形成される。

図１３（ａ）は、弁本体５１１に溝５１１ｄを設ける加工の一例を示す正面図であり、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に示す加工を拡大して示す部分拡大図であり、図１３（ｃ）は、図１３（ａ）の側面図である。

図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示すように、溝５１１ｄは、弁本体１１１に例えばくさび形状の溝入れ治具を突き当てることによって形成される。なお、溝５１１ｄの深さは、上述の加工時の負荷により、弁本体５１１の端面に変形が生じるのを防ぐため、弁本体５１１の肉厚の半分以下であることがより好ましい。

さらに、図１３（ｃ）に示すように、溝５１１ｄの円周方向の幅は、ろうダレを防止できれば、継手１０１の外径よりも小さくてもよい。

以上のように、本発明の第５の実施形態によっても、第１乃至第５の実施形態と同様の作用効果を奏するのと共に、加工箇所を限定して溝入れ加工を実施できるという効果も有する。

なお、本発明は、これまで説明した第１乃至第４の実施形体の電動弁、及び、第５の実施形態の電磁弁に限定されるものではなく、弁本体に継手をろう付けする構造を含む、全ての流量制御弁に適用可能である。

また、本発明のろうダレを堰き止めるための溝は、１箇所に限定されるものではなく、複数個所設けられるものとしてもよく、設ける位置も、ろう付けするポートと、弁本体の上側となる弁体の駆動部側の端面との間、又は、弁本体の下側となる弁体が近接または離間可能な弁座側の端面との間に設けられるものとしてもよい。また、この端面は、溶接等の接合面となるものとしても、その後の工程における治具との接触面等の基準面となるものとしてもよい。

以上説明したように、本発明によれば、従来問題となっていた、ろうダレ等のろう付け不良による製造工程における不具合を簡素な構造で抑制し、気密性及び耐圧性を維持できる、電動弁及び電磁弁を含む流量制御弁を提供することができる。

ＣＬ 中心軸
１００、２００、３００、５００ 電動弁
１０１、１０２、４０１、４０２ 継手
１０１ＷＢ、１０２ＷＢ、４０１ＷＢ、４０２ＷＢ ろう材
１１０ 弁本体部
１１１、２１１、３１１、４１１、５１１ 弁本体
１１１Ａ 弁室
１１１ｂ、２１１ｂ、３１１ｂ、４１１ｂ、５１１ｂ 第１のポート
１１１ｃ、２１１ｃ、３１１ｃ、４１１ｃ、５１１ｃ 第２のポート
１１１ｄ、２１１ｄ、３１１ｄ、４１１ｄ１、４１１ｄ２、５１１ｄ 溝
１１２ 弁座
１１２ａ 弁ポート
１２０ ニードル部
１２１ ニードル
１２２ 弁ばね
１２３ ばね受け
１２３ａ ばね係合部
１２４ ワッシャ
１２５ ニードルケース
１２５ａ 縮径部
１３０ ロータ軸回転部
１３１ ロータ軸
１３１ａ 雄ねじ部
１３１ｂ フランジ部
１３２ 雌ねじ部材
１３２Ａ ガイド室
１３２ｂ 雌ねじ部
１３２ｃ 均圧孔
１３３ 固定金具
１４０ ロータ軸駆動部
１４１ マグネットロータ
１４１Ａ ロータ室
１４１ｂ 係合突起部
１４２ ロータ固定部材
１４３ 回転ストッパばね
１４４ 可動ストッパ部材
１５０ 外装部
１５１ ケース
１５１ａ ディンプル
１５２ ロータ支持部材
１５２ａ 傘状部分
１５２ｂ 円筒部分
１５２ｃ 係合凹部
１５３ 筒状部材
４００ 電磁弁

Claims (7)

1. 流体の流量を制御する弁体を内部に収容し、前記弁体が近接または離間可能な弁座を内部に有する弁室が形成され、金属材料で形成された円筒形状の弁本体と、
   前記弁本体に接合され、前記弁体を駆動し、マグネットロータを含む駆動部と、
   前記駆動部を収容し、カップ形状に形成されるケースと、
   前記弁体に接続され、前記マグネットロータの回転に伴い回転するロータ軸と、
   前記弁本体に形成される前記弁室の側壁にろう付けされる、継手と、
   を備え、
   前記弁本体の外周であって、前記弁本体の他の部品との溶接面となる前記駆動部側の端面と、前記弁室の側壁にろう付けされる、継手の接合部との間に、前記継手の接合部より、ろう材が流出した場合に、ろう材を堰き止める溝が設けられたことを特徴とする電動弁。
2. 前記溝は前記円筒形状の前記弁本体の全周に形成されることを特徴とする請求項１に記載の電動弁。
3. 前記溝は、ローレット形状であることを特徴とする請求項２に記載の電動弁。
4. 前記溝は前記円筒形状の前記弁本体の一部に形成されることを特徴とする請求項１に記載の電動弁。
5. 前記溝は、該溝の円周方向の幅が継手の外径より小さいことを特徴とする請求項４に記載の電動弁。
6. 前記溝は、複数であることを特徴とする請求項１に記載の電動弁。
7. 前記溝は、
   前記弁本体の外周であって、
   前記弁本体の他の部品との溶接面となる前記駆動部側の端面と、
   前記弁本体の外周と前記継手の周囲とに亘って形成されるろう材との間に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の電動弁。

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