JP4576440B2 - 開閉弁 - Google Patents

Description

本発明は、弁体を弁座に対して離接して弁の開閉を行う開閉弁に関するものである。

従来、弁本体に設けたプランジャチューブの周囲にソレノイドコイルを設け、プランジャチューブ内において弁本体側に可動吸引子、他側にプランジャを設け、可動吸引子とプランジャ間に弁開ばねで付勢された状態で、プランジャと弁体をかしめにより結合して収納した通電時閉型電磁弁が特許文献１として開示されている。

ところが、特許文献１に開示されているような従来の通電時閉型電磁弁は、弁本体の材質が真鍮であるので、弁本体の重量が重くなり、弁本体にプランジャチューブ及び弁座を切削加工により形成していたので、プランジャチューブ及び弁座の加工工数を要し、このため弁本体の製造コストが高価となっていた。また、弁本体のプランジャチューブの周囲にソレノイドコイルを配置するのに、ソレノイドコイルを囲む磁性材からなる外函を磁性ガイド（吸引子）に磁性材のボルトにより固定するものであるため、外函の磁性ガイドに対する取付けには、工具を用いるのでその取付けは簡単に行えないものであった。

また、弁本体と出入口銅パイプの溶接は、溶接部にフラックスを塗布し、バーナ加熱により銀ろう付けされるが、このフラックスを除去するのに湯洗いし、さらに、バーナ加熱した後に付く炭化物や変色を取り除くために酸洗いを行う必要がある。この酸洗い後の廃液は、環境に有害で処理が難しく、特別な管理が必要であった。さらに、弁本体のプランジャチューブと磁性ガイドは、プランジャやコイルばね等を組み込んだ後、磁性ガイド溶接部に銀ろうにフラックスを塗布し、高周波溶接による銀ろう付けしているので、湯洗いや酸洗いができず、ブラッシング等で処理することとなるが、フラックスが残ると腐蝕の原因となったり、フラックスが弁内部に流れ込み、プランジャの動作不良や冷房システムのコンタミでつまりの原因となるおそれを生じるという問題点があった。また、弁本体のプランジャチューブと磁性ガイドは、真鍮とステンレス鋼の溶接であり、銀ろう材は比較的低温で溶けて濡れ性の良い、人体には有害であるカドミウム入り銀ろう材を使用する必要があった。これらは、地域環境に悪影響を与え、弁本体のリサイクル化を困難にする要因になるという問題点があった。
特開２００１−１０８１３６号公報

かかる問題点に鑑み本発明は、弁本体の簡素化を図って組立を容易に行えるようにすると共に、環境に配慮したリサイクル化に適した開閉弁を提供することを目的とする。

本発明の開閉弁は、弁本体と、前記弁本体に形成される弁室に配置される弁部を有する弁体と、前記弁体の弁部と離接する弁座を有する弁座シート部材と、前記弁本体に装着される第一及び第二のパイプとを有し、前記弁本体は、プレス加工により形成され、一端が開口端である円筒状部を有し、該円筒状部の周壁に横孔が設けられ、前記弁座シート部材は、プレス加工により形成され、一端中央に前記弁座を、他端にフランジ部を有し、前記弁本体の前記横孔に前記第一のパイプが接続され、前記弁本体の前記開口端と前記弁座シート部材の前記フランジ部とが前記弁座を内側に向けて接合され、前記弁座シート部材に前記第二のパイプを接続して構成されることを特徴とする。

さらに、本発明の開閉弁においては、前記弁座シート部材は、前記弁座の下方位置で前記第二のパイプを嵌合して接続するためのパイプ嵌合部を有することを特徴とする。

さらに、本発明の開閉弁においては、前記弁本体と前記弁座シート部材はステンレススチール材料よりなることを特徴とする。

さらに、本発明の開閉弁においては、前記弁座シート部材は弁本体に溶接により固着されていることを特徴とする。さらに、本発明の開閉弁においては、前記弁本体への前記第一のパイプの接続及び前記弁座シート部材への前記第二のパイプの接続に水素炉中ろう付が用いられることを特徴とする。

さらに、本発明の開閉弁においては、前記弁本体の前記開口端にフランジが形成され、前記フランジは一体に成形されたリム部を有し、前記リム部の内周縁に前記弁座シート部材のフランジ部の外周縁を嵌合して溶接されていることを特徴とする。

かかる本発明の開閉弁によれば、弁座シート部材を弁本体とは別体にしてともにプレス部品としたので、弁本体の小型・軽量化が図れ、組立性を向上した安価な開閉弁を実現できる。

さらに、弁本体と弁シート部材とをアーク溶接例えばＴＩＧ溶接等の方法で固着し、また弁本体と弁座シート部材へのパイプの接続に炉中ろう付けを用いるのでリサイクル化が容易な開閉弁を実現できる。

さらに本発明による開閉弁によれば、弁本体のフランジ部に形成されたリム部に弁座シート部材のフランジ部を嵌合させて溶接されるので、別体の両者の中心軸がずれるおそれがなく、正確な閉弁操作が実現できる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施の形態における電磁弁を示す断面図、図２は本発明の第１の実施の形態における電磁弁を示す斜視図、図３は図２の平面図、図４は図１の要部拡大図である。本発明の電磁弁は、図１に示すように、弁室１１を有すると共に、一端を閉塞したパイプ部１５を有する弁本体１と、弁本体１のパイプ部１５の外周に装備された電磁コイル２と、弁本体１のパイプ部１５の内部に固定された吸引子３と、吸引子３に弁本体１のパイプ部１５の長手方向に摺動自在に設けた棒状の弁体４と、弁体４に連結されたプランジャ５と、弁本体１の開口端に設けた弁座シート部材６と、吸引子３とプランジャ５との間に配設された弁体４を弁座シート部材６と反対方向の開弁方向に向って付勢する開弁用付勢手段であるコイルスプリング７とを備えている。

弁座シート部材６には、図１に示すように、弁本体１の弁室１１の内部に臨んで弁体４の離接する弁座６１が形成され、弁座シート部材６が弁本体１に溶接により固着されている。

弁本体１と弁座シート部材６はステンレススチール材料よりなり、弁本体１及び弁座シート部材６はプレス加工により成形されている。

弁本体１のパイプ部１５は、図１，図２及び図３に示すように、電磁コイル２を収容するコイルケース８が装備され、図４に示すように、コイルケース８に固定された押圧係止部材９が弁本体１のパイプ部１５に形成した係止凹部１６に係止され、コイルケース８が押圧係止部材９を介して弁本体１のパイプ部１５に固定されている。

弁本体１の円筒状の周壁１０の内部には、図１に示すように、弁室１１が形成され、弁本体１の周壁１０には垂直な中心軸線と直交する方向にパイプ嵌合孔１２が設けられ、弁本体１の周壁１０の下端には外方に向って張出したフランジ１３が形成され、弁本体１の周壁１０の上端には段部１４を介して同一中心軸線上に上方に向って小径のパイプ部１５が形成され、弁本体１のパイプ部１５の上端部の外周には係止凹部１６が形成され、弁本体１のパイプ部１５の上端は閉塞されている。

弁本体１の周壁１０には、図１に示すように、垂直な中心軸線と直交する方向に入口側銅パイプ１００が接続され、弁本体１の周壁１０のパイプ嵌合孔１２には側方より入口側銅パイプ１００の一端部が嵌入され、入口側銅パイプ１００の一端部の外周面は弁本体１の周壁１０のパイプ嵌合孔１２に水素炉中銅ろう付けにより溶着されている。

弁本体１のパイプ部１５の内部には、図１に示すように、弁本体１の弁室１１の上側に円筒状の吸引子３が配設され、吸引子３の外周面には環状凹溝３０が形成され、弁本体１のパイプ部１５の一部を吸引子３の環状凹溝３０にかしめ加工することにより、吸引子３は弁本体１のパイプ部１５の内部に固定されている。

吸引子３には、図１に示すように、これを貫通する棒状の弁体４が弁本体１のパイプ部１５の長手方向に沿って摺動自在に設けられ、弁体４の先端部には弁座シート部材６の弁座６１に離接する弁部４０が形成され、弁体４の基端寄りには小径部４１が形成されている。なお、弁体４の材質は真鍮である。

弁本体１のパイプ部１５の上端寄りの内部には、図１及び図４に示すように、円筒状のプランジャ５が移動自在に配設され、プランジャ５の端壁には垂直な中心軸線上に沿って弁体４の小径部４１を固定するための固定用孔５０が設けられている。

プランジャ５の端壁の固定用孔５０には、図１及び図４に示すように、下方より弁体４の小径部４１が嵌入され、弁体４の小径部４１の先端にかしめ止め加工Ｋ１を施すことにより、プランジャ５は弁体４の小径部４１に連結されている。

弁体４の外側には、図１に示すように、吸引子３とプランジャ５との間に開弁用のコイルスプリング７が配設され、プランジャ５はコイルスプリング７の付勢力により吸引子３と離間する方向に常時付勢されている。

弁座シート部材６は、図１に示すように、弁本体１と同一中心軸線上に円筒状のシート本体６０を有し、弁座シート部材６のシート本体６０の上端には入口側銅パイプ１００の中心軸線Ｏ１に近づけて弁座６１が形成され、弁座シート部材６のシート本体６０の下端には段部を介してパイプ嵌合部６２が形成され、弁座シート部材６のパイプ嵌合部６２の端縁には外方に向って張出したフランジ６３が形成されている。

弁本体１の弁室１１には、図１に示すように、弁体４の弁部４０に臨んで弁座シート部材６の弁座６１が配置され、弁本体１のフランジ１３には弁座シート部材６のフランジ６３が当接され、弁本体１のフランジ１３と弁座シート部材６のフランジ６３とはアーク溶接例えばＴＩＧ溶接によりＷ１にて溶着されている。

弁座シート部材６には、図１に示すように、出口側銅パイプ１１０が接続され、弁座シート部材６のパイプ嵌合部６２には下方より出口側銅パイプ１１０の一端部が嵌入され、出口側銅パイプ１１０の一端部の外周面は弁座シート部材６のパイプ嵌合部６２の内周面に水素炉中銅ろう付け手段により溶着されている。

弁座シート部材６の弁本体１に対する組付けは、まず、弁座シート部材６のシート本体６０の中心軸線が弁本体１の周壁１０の中心軸線と一致するように位置合わせし、弁座シート部材６の弁座６１を弁本体１の弁室１１の内部に下方より挿入すると共に、弁座シート部材６のフランジ６３を弁本体１のフランジ１３に当接し、その後、弁本体１のフランジ１３の外周縁と弁座シート部材６のフランジ６３の外周縁とをＴＩＧ溶接手段Ｗ１により溶着し、図１に示すように、弁座シート部材６は弁本体１の周壁１０の開口端に対して組付けられる。

弁本体１のパイプ部１５の外側には、図１に示すように、ボビン１２０が嵌合装着され、ボビン１２０の周囲には電磁コイル２が巻回され、ボビン１２０はコイルケース８の内部に収容されている。

ボビン１２０には、図１に示すように、２個のターミナル１３０を介して２本のリード線１４０，１４０が接続され、電磁コイル２にはリード線１４０，１４０を介して通電される。

弁本体１のパイプ部１５には、図１，図２及び図３に示すように、電磁コイル２を収容するコイルケース８が装着され、コイルケース８の互いに対向する水平な上壁８０及び下壁８１には垂直な同一中心軸線上に沿って貫通孔８２及び貫通孔８３がそれぞれ設けられ、コイルケース８の上壁８０の貫通孔８２と垂直壁８４との中間部の下面には、図４に示すように、下方に向って開口する凹部８５が形成され、コイルケース８の上壁８０の凹部８５の内端と上面との間には嵌合孔８６が設けられ、コイルケース８の上壁８０の貫通孔８２及び下壁８１の貫通孔８３には下方より弁本体１のパイプ部１５が挿通されている。

コイルケース８の上壁８０の上部には、図１，図２及び図３に示すように、板金製の押圧係止部材９が配設され、押圧係止部材９は、図４に示すように、平板状の本体９０を有し、押圧係止部材９の本体９０の中央にはコイルケース８の上壁８０の嵌合孔８６と連通する係止孔９１が設けられ、押圧係止部材９の本体９０の一端には下方に向って直角に折曲した垂下部９２が形成され、押圧係止部材９の垂下部９２の両側にはコイルケース８の垂直壁８４に当接する当接片９３，９３がそれぞれ形成され、押圧係止部材９の本体９０の他端には上方に向って直角に折曲した立上り部９４が形成され、押圧係止部材９の立上り部９４には弁本体１のパイプ部１５の係止凹部１６に係合する突起９５が形成されている。

コイルケース８の上壁８０の上部には、図４に示すように、押圧係止部材９の本体９０が載置され、コイルケース８の垂直壁８４の外側には押圧係止部材９の垂下部９２の当接片９３，９３が当接され、コイルケース８の上壁８０の嵌合孔８６及び押圧係止部材９の本体９０の係止孔９１には下方よりリベット１５０が嵌入され、コイルケース８の上壁８０の凹部８５にはリベット１５０の頭部１５１が嵌合され、リベット１５０の先端を押圧係止部材９の本体９０の係止孔９１にかしめ止めすることにより、押圧係止部材９はリベット１５０を介してコイルケース８に固定されている。

コイルケース８の上壁８０の貫通孔８２，下壁８１の貫通孔８３及びボビン１２０には、図１に示すように、下方より弁本体１のパイプ部１５が挿通され、弁本体１のパイプ部１５の係止凹部１６には、図４に示すように、押圧係止部材９の立上り部９４の突起９５が係合され、コイルケース８は押圧係止部材９を介して弁本体１のパイプ部１５に着脱自在に係止されている。

次に、本発明の第１の実施の形態の作用について説明する。この電磁弁は、電磁コイル２に通電すると、吸引子３に電磁コイル２の通電により磁力が発生し、吸引子３がプランジャ５を下方に向って吸引し、プランジャ５が弁本体１のパイプ部１５の内部を吸引子３の吸引によりコイルスプリング７の付勢力に抗しながら下方に向って移動すると同時に、弁体４が吸引子３に案内されながらプランジャ５と共に弁座シート部材６の弁座６１に向って下方に移動し、弁体４の弁部４０が弁座シート部材６の弁座６１に密接し、弁体４が入口側銅パイプ１００から出口側銅パイプ１１０への流体の流れを閉止し、電磁弁は閉弁操作を行う。

また、電磁コイル２への通電を遮断すると、吸引子３に磁力が発生せず、吸引子３は吸引力を失い、プランジャ５が弁本体１のパイプ部１５の内部をコイルスプリング７の付勢力により吸引子３と反対方向の上方に向って移動すると同時に、弁体４が吸引子３に案内されながらプランジャ５と共に上方に向って移動し、図１に示すように、弁体４の弁部４０が弁座シート部材６の弁座６１から離間し、流体が入口側銅パイプ１００から弁座シート部材６のシート本体６０の内部を通って出口側銅パイプ１１０へと流通し、電磁弁は開弁操作を行う。

図５は本発明の第２の実施の形態における電磁弁を示す断面図、図６は弁座シート部材の弁本体に対する組付け前の要部拡大断面図、図７は弁座シート部材の弁本体に対する組付け時の要部拡大断面図、図８は弁座シート部材の弁本体に対する組付け後の要部拡大断面図である。本発明の電磁弁の弁本体１の円筒状の周壁１０の内部には、図５に示すように、弁室１１が形成され、弁本体１の周壁１０には垂直な中心軸線と直交する方向にパイプ嵌合孔１２が設けられ、弁本体１の周壁１０の下端には、図６に示すように、外方に向って張出したフランジ１３が形成され、弁本体１のフランジ１３の外周縁にはハーフ抜き部１７を介して弁座シート部材６のフランジ６３の外周縁を嵌合するリング状のリム部１８がプレス加工により形成されている。弁本体１の他の構造は、図１に示すものと全く同様のため、同一部位に同一符号を付して説明を省略する。

また、本発明の第２の実施の形態における電磁弁の構成は、弁本体１を除いて図１に示す第１の実施の形態と全く同様のため、同一部位に同一符号を付して説明を省略する。

本体１の弁室１１には、図５に示すように、弁体４の弁部４０に臨んで弁座シート部材６の弁座６１が配置され、弁本体１のフランジ１３には弁座シート部材６のフランジ６３が当接され、弁本体１のリム部１８の内周面には弁座シート部材６のフランジ６３の外周縁の一部が嵌合され、弁本体１のリム部１８の周縁と弁座シート部材６のフランジ６３の外周縁とはＴＩＧ溶接手段Ｗ１により溶着されている。

弁座シート部材６の弁本体１に対する組付けは、図７に示すように、まず、弁座シート部材６の弁座６１を弁本体１の弁室１１の内部に下方より挿入すると共に、弁座シート部材６のフランジ６３を弁本体１のフランジ１３に当接し、弁座シート部材６のフランジ６３の外周縁の一部を弁本体１のリム部１８の内周面に嵌め込むことを行う。これにより図６に示すように、弁座シート部材６のシート本体６０の中心軸線Ｏ２が弁本体１の周壁１０の中心軸線Ｏ３と一致する。

その後、弁本体１のリム部１８の周縁と弁座シート部材６のフランジ６３の外周縁とをＴＩＧ溶接手段Ｗ１により溶着し、図８に示すように、弁座シート部材６は弁本体１の周壁１０の開口端に対して組付けられる。

弁本体１のフランジ１３には、図６に示すように、プレス成形によりリム部１８が一体成形され、弁本体１のリム部１８は弁座シート部材６のフランジ６３の外径のガイドとなるようになっている。

弁本体１のリム部１８の周縁と弁座シート部材６のフランジ６３の外周縁とはアーク溶接例えばＴＩＧ溶接によりＷ１にて溶着され、弁本体１のリム部１８と弁座シート部材６のフランジ６３との外部シール及び接合強度をＴＩＧ溶接で確保することができる。

かかる構成により、弁本体１のリム部１８と弁座シート部材６のフランジ６３とのＴＩＧ溶接時に、弁座シート部材６のシート本体６０の中心軸線Ｏ２が弁本体１の周壁１０の中心軸線Ｏ３に対してずれるおそれがなく、弁座シート部材６のシート本体６０の中心軸線Ｏ２と弁本体１の周壁１０の中心軸線Ｏ３とが一致した状態を保てるので、電磁弁の閉弁操作時における、弁体４の弁部４０と弁座シート部材６の弁座６１との間からの弁洩れ量を可及的に低減させることができる。

弁本体１のフランジ１３の外周縁にプレス加工により成形したハーフ抜き部１７が残らないように、弁本体１のリム部１８の先端部をＴＩＧで溶かして強度アップを図れ、弁本体１のリム部１８と弁座シート部材６のフランジ６３との接合部分がＴＩＧ溶接手段Ｗ１により覆われるので外観が良くなる。

次に、本発明の第２の実施の形態の作用について説明する。この電磁弁は、電磁コイル２に通電すると、吸引子３に電磁コイル２の通電により磁力が発生し、吸引子３がプランジャ５を下方に向って吸引し、プランジャ５が弁本体１のパイプ部１５の内部を吸引子３の吸引によりコイルスプリング７の付勢力に抗しながら下方に向って移動すると同時に、弁体４が吸引子３に案内されながらプランジャ５と共に弁座シート部材６の弁座６１に向って下方に移動し、弁体４の弁部４０が弁座シート部材６の弁座６１に密接し、弁体４が入口側銅パイプ１００から出口側銅パイプ１１０への流体の流れを閉止し、電磁弁は閉弁操作を行う。

また、電磁コイル２への通電を遮断すると、吸引子３に磁力が発生せず、吸引子３は吸引力を失い、プランジャ５が弁本体１のパイプ部１５の内部をコイルスプリング７の付勢力により吸引子３と反対方向の上方に向って移動すると同時に、弁体４が吸引子３に案内されながらプランジャ５と共に上方に向って移動し、図５に示すように、弁体４の弁部４０が弁座シート部材６の弁座６１から離間し、流体が入口側銅パイプ１００から弁座シート部材６のシート本体６０の内部を通って出口側銅パイプ１１０へと流通し、電磁弁は開弁操作を行う。

なお、上述した実施の形態においては、弁体４の材質を真鍮としたが、弁体４はステンレススチール材とすることも可能であり、入口側銅パイプ１００，出口側銅パイプ１１０はステンレススチール材としても良い。

以上に述べたように、本発明によれば、弁座シート部材を弁本体とは別体にするとともに両者をともにプレス部品としたので、弁本体の小型化、組立性の向上、製造コストの低減を図ることができる。

さらに本発明によれば、弁本体及び弁座シート部材をステンレススチール材料とすることで、弁本体及び弁座シート部材の重量の軽量化を図ることができる。

さらに本発明によれば、弁座シート部材を弁本体にアーク溶接例えばＴＩＧ溶接により溶着することにより、従来のような人体に有害なカドミウム入り銀ろう材の使用を廃止することができる。

さらに本発明によれば、弁本体と弁座シート部材への出入口パイプの接続を炉中ろう付けにて行うことにより、ろう付け後の湯洗い，酸洗いが不要となり、製造コストの低減を図ることができると共にリサイクル化を容易に行える。

本発明の第１の実施の形態を示す断面図。 本発明の第１の実施の形態の斜視図。 図２の平面図。 図１の要部拡大図。 本発明の第２の実施の形態の要部断面図。 弁座シート部材の弁本体に対する組付け前の要部拡大断面図。 弁座シート部材の弁本体に対する組付け時の要部拡大断面図。 弁座シート部材の弁本体に対する組付け後の要部拡大断面図。

符号の説明

１ 弁本体
２ 電磁コイル
３ 吸引子
４ 弁体
５ プランジャ
６ 弁座シート部材
７ コイルスプリング
８ コイルケース
９ 押圧係止部材
１０ 周壁
１１ 弁室
１２ パイプ嵌合孔
１３ フランジ
１４ 段部
１５ パイプ部
１６ 係止凹部
１７ ハーフ抜き部
１８ リム部
３０ 環状凹溝
４０ 弁部
４１ 小径部
５０ 固定用孔
６０ シート本体
６１ 弁座
６２ パイプ嵌合部
６３ フランジ
８０ 上壁
８１ 下壁
８２ 貫通孔
８３ 貫通孔
８４ 垂直壁
８５ 凹部
８６ 嵌合孔
９０ 本体
９１ 係止孔
９２ 垂下部
９３ 当接片
９４ 立上り部
９５ 突起
１００ 入口側銅パイプ
１１０ 出口側銅パイプ
１２０ ボビン
１３０ ターミナル
１４０ リード線
１５０ リベット
１５１ 頭部
Ｋ１ かしめ止め加工
Ｏ１ 入口側銅パイプの中心軸線
Ｏ２ 弁座シート部材のシート本体の中心軸線
Ｏ３ 弁本体の周壁の中心軸線
Ｗ１ ＴＩＧ溶接手段

Claims (6)

1. 弁本体と、前記弁本体に形成される弁室に配置される弁部を有する弁体と、前記弁体の弁部と離接する弁座を有する弁座シート部材と、前記弁本体に装着される第一及び第二のパイプとを有し、
   前記弁本体は、プレス加工により形成され、一端が開口端である円筒状部を有し、該円筒状部の周壁に横孔が設けられ、
   前記弁座シート部材は、プレス加工により形成され、一端中央に前記弁座を、他端にフランジ部を有し、
   前記弁本体の前記横孔に前記第一のパイプが接続され、前記弁本体の前記開口端と前記弁座シート部材の前記フランジ部とが前記弁座を内側に向けて接合され、
   前記弁座シート部材に前記第二のパイプを接続して構成される
   ことを特徴とする開閉弁。
2. 請求項１において、
   前記弁座シート部材は、前記弁座の下方位置で前記第二のパイプを嵌合して接続するためのパイプ嵌合部を有することを特徴とする開閉弁。
3. 請求項１又は請求項２において、
   前記弁本体と前記弁座シート部材はステンレススチール材料よりなることを特徴とする開閉弁。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項において、
   前記弁座シート部材と前記弁本体とは溶接により固着されていることを特徴とする開閉弁。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項において、
   前記弁本体への前記第一のパイプの接続及び前記弁座シート部材への前記第二のパイプの接続に炉中ろう付けが用いられることを特徴とする開閉弁。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項において、
   前記弁本体の前記開口端にフランジが形成され、前記フランジは一体に成形されたリム部を有し、前記リム部の内周縁に前記弁座シート部材のフランジ部の外周縁を嵌合して溶接されていることを特徴とする開閉弁。

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