JP4665108B2 - 温度式膨張弁の部材組立て構造 - Google Patents

Description

本発明は、エアコンシステムの温度式膨張弁に関し、特に、エレメント組立て（感温部組立て）の注入穴を栓体で閉止し、熱媒体を容器に密閉する温度式膨張弁の部材組立て構造に関する。

現状のエアコンシステムに適用している温度式膨張弁について、公告番号ＣＮ１０５８７７９Ｃ特許説明書に明確に記載されている。なお、主に注入穴を栓体で閉塞し、熱媒体を容器に密閉する構造に対して詳細に記載されている。

上記文献には、現状の技術に対して、下記のような分析を纏めている。
（１）穴周辺部と栓体の円錐麺部との間は、プロジェクション溶接する。プロジェクション溶接部の周辺に凹みが形成されるため、その凹みに水（結露水等）が溜まりやすくなる。そこで、ハウジングの外壁が腐食される問題が生じる。
（２）プロジェクション溶接で、栓体を位置決め溶接して、ハンダ溶接で、溶接部を接合して密閉する構造では、プロジェクション溶接合金が形成されにくく、強度が不足し、それに、プロジェクション溶接部とハンダ溶接部との間にボイドが形成されるため、内部腐食するという問題になりかねない。これらの欠陥に対して、ハウジング外壁の穴の周辺と栓体をプロジェクション溶接して、プロジェクション溶接部の周辺に防食材料を被覆し、水が溜まらないようにしている。

公開番号ＣＮ１１７７７１４Ａ特許公開説明書には、公告番号ＣＮ１０５８７７９Ｃ特許説明書に記載された問題点を解決するための技術的対策に不足点があると指摘している。
即ち、プロジェクション溶接で、栓体をハウジングの外壁の穴に溶接するだけでは、そのプロジェクション溶接の溶接強度が不足することにより、確実に密閉することが困難である。そこで下記の対策を提出した。
（１）栓体は、金属材料で切削加工して製作し、その穴の周辺と栓体を抵抗溶接で溶接して、溶接部を防食材料で被覆すること。
（２）前記穴の周辺と栓体を抵抗溶接で溶接して、溶接部を防食剤料で被覆し、栓体に前記穴の周辺に隣接するテーパーを製作し、そのテーパーには円周方向のライン接触部を作っておくこと。

しかし、プロジェクション溶接は、抵抗発熱で二つの隣接する部品の接触部を溶融し接合させることで、両部品の接触面積が小さければ小さいほど、単位面積の抵抗面積の抵抗発熱が高くなり、溶接の効果がよくなる。そうでなければ、溶接の効果が悪くなる。

上記の対策では、溶接箇所を多数に増加すると同時に、単位面積の溶接品質を犠牲にする欠点もある。それは、溶接エネルギを増加させない限り、栓体で熱媒体を容器に密閉する時に望ましくない一面である。そして、多数の溶接箇所の間には、同様に公告番号ＣＮ１０５８７７９Ｃ特許説明書に指摘されたボイドが形成され、内部腐食の問題になりかねない。

更に、溶接するとき、密閉された熱媒体が熱膨張で圧力が上がり、プロジェクション溶接で形成された比較的に小さい溶接部（０．２〜１．５ｍｍが最適）に対しては不利である。プロジェクション溶接の特性から見れば、プロジェクション溶接部の周辺に凹みが形成されるのを避けられない可能性がある。そこで、外壁の腐食を防止するため、プロジェクション溶接部の周辺に防食材料を被覆しなければならない。

本発明は、現状の技術の欠陥を克服して、一回で成形して、密閉という要求を満たすと同時に防食ができる温度式膨張弁の部材組立て構造を提供することを解決しようとする技術的課題とする。

本発明は、下記の技術を採用する。
温度式膨張弁の部材組立て構造において、栓体と熱媒体を収納する容器と熱媒体とからなり、該容器の外壁には前記熱媒体を注入するための注入穴を設け、前記栓体と前記注入穴の壁をプロジェクション溶接して第１溶接部を形成し、前記栓体と前記外壁との間にろう材を挿入して第２溶接部を形成し、前記熱媒体を前記容器の中に密封することを特徴とする。

本発明を具体的に実施する場合、技術的要求に応じて、下記の付加（具体的）技術的措置を選択することができる。
前記栓体と外壁にはろう付け面があり、ろう材は、両溶接面の間に挿入される。その溶接面は、平面であることが望ましいが、これに限定されるものではない。たとえば、溶接で発生した気体を貯溜するか、又は半田糸を挿入することが出来る中間に溝を開ける面等である。

前記栓体には、頭部と尾部が含まれ、前記溶接面は、頭部に隣接する尾部に設けられている。頭部は、柱状又は錐状である。

ろう付けした後、ろう材が溶接面に拡散することにより、溶接が強固になる。注入穴は、等径又は変径である。

本発明は、抵抗溶接法で、栓体と外壁の注入穴の間に一層目の密閉（プロジェクション溶接部）を形成すると同時に、プロジェクション溶接時のエネルギを利用して、ろう材を溶解し、栓体と外壁の中に二層目の密閉（ろう付け部）形成させる。プロジェクション溶接で一層目の密閉を形成すると同時に、溶解したろう材が容器の中に侵入することを阻止することができる。
プロジェクション溶接部は、ろう付け部の障壁として、ろう付け部への熱媒体の熱膨張による圧力を軽減させるので、プロセスにおいて、一回成形のメリットがある。

栓体と外壁の間にろう材を挿入し、栓体と外壁の中に浸透させて接合するろう付け法は、必要に応じてろう材を制御することによって大きい溶接部も可能となり、プロジェクション溶接法の凹みの形成、品質が不安定等の欠陥を回避し、密閉性と外壁の防食を保証することができる。
プロジェクション溶接は、障壁を形成し、ろう付けは、密閉を実現すると考えればよいのである。これは、本発明と前述したプロジェクション溶接法で密閉を実現する発明との根本的な相違点である。

以下、添付図面と実施例に基づいて本発明について更に詳細に説明する。

図１ａ，１ｂ〜５ａ，５ｂは、本発明の溶接前後の５つの具体的な構造を示す温度式膨張弁の部材組立て構造の一部断面図である。図６，７は、本発明の溶接前のろう材の二つの具体的な構造及び位置を示す概略図である。
（実施例１）
図１ａ，１ｂに示すように、容器１０の外壁１１に穴１１ａを開けて、注入穴に形成し、その上表面の円形穴１１ａに隣接する部位を平面に形成して、外壁側のろう付け面１１ｂとし、円形穴１１ａの壁の上端は外壁側のプロジェクション溶接部１１ｃとする。
栓体１２は、丸い台形として、その上端は柱状の尾部１２ａに形成し、下端は錐状の頭部１２ｂに形成する。錐状の頭部１２ｂの側縁とプロジェクション溶接部１１ｃは線接触となって、栓体側のプロジェクション溶接部１２ｄとなり、尾部１２ａと頭部１２ｂとに隣接する階段面は、ろう付け面１２ｃである。ろう材１３は、外壁側のろう付け面１１ｂと栓体側のろう付け面１２ｃとの間に挿入される。
ろう材１３は、銀ろうが好適であり、ろう付けにフラックスを必要とするが、ＺｎやＣｄが入っていない銀ろうは真空中や雰囲気中でフラックスなしのろう付けが可能である。母材の容器１０、栓体１２は、ステンレス鋼からなっている。

溶接に際しては、容器１０の中に熱媒体が充填された後、用具で栓体１２の尾部１２ａを把持して栓体１２を注入穴１１ａに押し込み、しっかり嵌合する（栓体１２の頭部１２ｂと注入穴１１ａの嵌めあいが両者を案内する作用をする）。
ついで、外壁側のプロジェクション溶接部１１ｃが、栓体側のプロジェクション溶接部１１ｄと接触して、抵抗溶接により電流の熱伝動で生じる抵抗発熱で、外壁側のプロジェクション溶接部１１ｃと栓体側のプロジェクション溶接部１１ｄが溶接して、プロジェクション溶接の密閉が形成される。それと同時に、プロジェクション溶接で生じた熱により、ろう材が加熱されて溶解することにより、ろう付け密閉を形成する。

プロジェクション溶接による密封を形成し、溶解したろう材が容器の中に侵入するのを阻止することができる。プロジェクション溶接の密閉は、ろう付け密閉の障壁として、ろう付け密閉部への熱媒体の熱膨張による圧力を有効に軽減させ、プロセス上では、一回成形できるメリットがある。ろう材が、栓体と外壁の間の隙間に均一に充填しているため、密閉にも防食にも作用する効果がある。

（実施例２）
図２ａ，２ｂに示すように、外壁２１にテーパー穴２１ａを開けて注入穴とし、その上表面のテーパー穴２１ａに隣接する部位を平面に形成して、外壁側のろう付け面２１ｂとし、テーパー穴２１ａの側壁と栓体２２の頭部２２ｂの側壁とが線接触して、外壁２１側のプロジェクション溶接部２１ｃとなる。
栓体２２は、丸い台形に形成して、その上端は柱状の尾部２２ａとし、下端は柱状の頭部２２ｂとする。頭部２２ｂと尾部２２ａとの隣接する階段面は、ろう付け面２２ｃとされている。頭部２２ｂの周辺エッジは、外壁側のプロジェクション溶接部２１ｃに対応する栓体側のプロジェクション溶接部２２ｄである。
ろう材２３は、外壁側のろう付け面２１ｂと栓体側のろう付け面２２ｃとの間に挿入される。溶接方法は実施例１と同様であり、図中２４はプロジェクション溶接の密閉部であ
る。

（実施例３）
図３ａ，３ｂに示すように、外壁３１に変形穴３１ａを開けて注入穴とし、その変形穴は、上段はテーパー穴３１ｂとし、下段は等径穴３１ａとする。外壁３１の上表面のテーパー穴３１ｂに隣接する部位を平面に形成して、外壁側のろう付け面３１ｄとする。テーパー穴３１ｂの側壁と栓体３２の頭部３２ｂが理論上線接触となって、外壁側のプロジェクション溶接部３１ｃとなる。 栓体３２は、丸い台形に形成して、その上端は柱状の尾部３２ａとし、下端は柱状の頭部３２ｂとする。頭部３２ｂと尾部３２ａとの隣接する階段面は、ろう付け面３２ｃとされている。
頭部３２ｂの周辺エッジは、外壁側のプロジェクション溶接部３１ｃに対応する栓体側のプロジェクション溶接部３２ｄである。
ろう材３３は、外壁側のろう付け面３１ｄと栓体側のろう付け面３２ｃとの間に挿入される。溶接方法は実施例１と同様であり、図中３４はプロジェクション溶接の密閉部である。

（実施例４）
図４ａ，４ｂに示すように、外壁４１に階段穴４１ａを開けて注入穴とし、その穴４１ａの上段は大径の円形穴４１ａ_１とし、下段は小径の円形穴４１ａ_２とする。小径の円形穴４１ａ_２の上端エッジと栓体４２は、理論上で線接触して、外壁側のプロジェクション溶接部４１ｃとなる。
外壁４１の上表面の変形穴４１ａに隣接する部位を平面に形成して、外壁側の溶接面４１ｂとする。大径の円形穴４１ａ_１と小径の円形穴４１ａ_２との隣接する階段面は、外壁側のろう付け面４１ｂとされている。
錐状の頭部４２ｂの下端エッジは、外壁側のプロジェクション溶接部４１ｃに対応する栓体側のプロジェクション溶接部４２ｄである。
栓体４２は、丸い台形として、その上端は柱状の尾部４２ａに形成し、下端は錐状の頭部４２ｂに形成する。錐状の頭部４２ｂの側縁とプロジェクション溶接部４１ｃは線接触となって、栓体側のプロジェクション溶接部４２ｄとなり、尾部４２ａと頭部４２ｂとに隣接する階段面は、ろう付け面４２ｃである。ろう材４３は、外壁側のろう付け面４１ｂと栓体側のろう付け面４２ｃとの間に挿入される。溶接方法は実施例１と同様であり、図中４４はプロジェクション溶接の密閉部である。

（実施例５）
図５ａ，５ｂに示すように、外壁５１に変形穴５１ａを開けて注入穴とし、その穴の上段はラッパ穴５１ａ_１とし、下段は小径の円形穴５１ａ_２とする。ラッパ穴５１ａの壁と栓体５２が理論上線接触して、外壁５１側のプロジェクション溶接部５１ｃとなる。ラッパ穴５１ａの上端の外側面は、外壁側のろう付け面５１ｂとする。
栓体５２は、丸い台形に形成して、その上端は柱状の尾部５２ａとし、下端は錐状に形成された頭部５２ｂとする。頭部５２ｂと尾部５２ａとの隣接する階段面は栓体５２側のろう付け面５２ｃとされている。
錐状の頭部５２ｂの下端エッジは、外壁側プロジェクション溶接部５１ｃに対応する栓体側のプロジェクション溶接部５２ｄである。
ろう材５３は、外壁側のろう付け面５１ｂと栓体側のろう付け面５２ｃとの間に挿入される。溶接方法は実施例１と同様であり、図中５４はプロジェクション溶接の密閉部である。

上記実施例の中のろう材は、丸い環状が一般的であり、その断面は円形で、図６，７に示す断面形状６３，７３であってもよい。前記ろう材は、板形の材料からプレス成形されたもので、丸いワイヤ、又は丸くないワイヤで巻き付けたものでもよい。

本発明の明細書に記載した部材組立てと注入穴は、それぞれに公知文献に記載した圧力作用ハウジング（又は圧力駆動ハウジング）とその上に形成した穴に対応するものである。

（ａ）は本発明における第１実施例の構造を示す一部断面正面図、（ｂ）は同ろう材を示す一部断面正面図である。 （ａ）は本発明における第２実施例の構造を示す一部断面正面図、（ｂ）は同ろう材を示す一部断面正面図である。 （ａ）は本発明における第３実施例の構造を示す一部断面正面図、（ｂ）は同ろう材を示す一部断面正面図である。 （ａ）は本発明における第４実施例の構造を示す一部断面正面図、（ｂ）は同ろう材を示す一部断面正面図である。 （ａ）は本発明における第５実施例の構造を示す一部断面正面図、（ｂ）は同ろう材を示す一部断面正面図である。 本発明の溶接前のろう材の具体的な構造及び位置を示す概略図である。 本発明の溶接前のろう材の他の具体的な構造及び位置を示す概略図である。

符号の説明

１０ 容器
１１ 外壁
１１ａ 穴
１１ｂ 外壁側の溶接面
１２ 栓体
１２ａ 尾部
１２ｂ 頭部
１２ｃ 溶接面
１３ ろう材

Claims (8)

1. 温度式膨張弁の部材組立て構造において、栓体と熱媒体を収納する容器と熱媒体とからなり、該容器の外壁には前記熱媒体を注入するための注入穴を設け、前記栓体と前記注入穴とにより第１溶接部を形成し、前記栓体と前記外壁とにより第２溶接部を形成し、前記第１溶接部の溶接時のエネルギーにより前記第２溶接部が形成されることを特徴とする温度式膨張弁の部材組立て構造。
2. 前記第１溶接部はプロジェクション溶接であり、前記第２溶接部はろう付けである請求項１に記載の温度式膨張弁の部材組立て構造。
3. 前記第１溶接部は栓体と外壁の注入穴の間に一層目の密閉（プロジェクション溶接部）を形成すると同時に、プロジェクション溶接時のエネルギを利用して、ろう材を溶解し、栓体と外壁の中に二層目の密閉（ろう付け部）を形成させ、プロジェクション溶接で一層目の密閉を形成すると同時に、溶解したろう材が容器の中に侵入することを阻止する請求項２に記載の温度式膨張弁の部材組立て構造。
4. 前記第１溶接部は一層目の密封を形成するとともに前記第２溶接部は二層目の密閉を形成する請求項１ないし３のいずれかに記載の温度式膨張弁の部材組立て構造。
5. 前記栓体は頭部と尾部が形成され、第２溶接部は前記頭部に隣接する尾部に形成されている請求項１ないし４のいずれかに記載の温度式膨張弁の部材組立て構造。
6. 前記栓体の頭部は柱状又は錐状に形成されている請求項５に記載の温度式膨張弁の部材組立て構造。
7. 前記第２溶接部はろう付け平面からなる請求項２又は３に記載の温度式膨張弁の部材組立て構造。
8. 前記注入穴は等径又は変径からなる請求項１ないし７のいずれかに記載の温度式膨張弁の部材組立て構造。

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