WO2016021392A1 - 流量制御装置及びその製造方法 - Google Patents

流量制御装置及びその製造方法 Download PDF

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casing
wire
control device
resin composition
flow control
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PCT/JP2015/070515
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鈴木将之
森田紳一郎
稲川良治
平間隆
前田真弥
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株式会社ケーヒン
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M69/00Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel
    • F02M69/30Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel characterised by means for facilitating the starting-up or idling of engines or by means for enriching fuel charge, e.g. below operational temperatures or upon high power demand of engines
    • F02M69/32Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel characterised by means for facilitating the starting-up or idling of engines or by means for enriching fuel charge, e.g. below operational temperatures or upon high power demand of engines with an air by-pass around the air throttle valve or with an auxiliary air passage, e.g. with a variably controlled valve therein
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K27/00Construction of housing; Use of materials therefor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K27/00Construction of housing; Use of materials therefor
    • F16K27/04Construction of housing; Use of materials therefor of sliding valves

Definitions

  • the present invention relates to a flow control device in which both a first casing containing an operation source and a second casing containing a control valve operated by the operation source are made of a resin composition containing at least a thermoplastic resin, and the flow control device It relates to the manufacturing method.
  • Air is supplied to a combustion chamber of an internal combustion engine mounted on a motor vehicle.
  • the supply amount of air in other words, the flow rate of air toward the combustion chamber is controlled such that the combustion in the combustion chamber is maintained in a suitable state.
  • This flow control is performed by a flow control device.
  • the flow control device includes a first casing containing an operation source such as a motor and a control valve operated by the operation source and controlling an opening degree of an air flow passage. It has 2 casings. The first casing and the second casing are connected by bolts.
  • the mounting plate is externally fitted to the first casing. That is, in the above-described prior art, the number of parts is increased by the need for bolts and mounting plates. Furthermore, since it is necessary to screw the bolt, it is complicated, and it is not easy to improve the working efficiency.
  • a general object of the present invention is to provide a flow control device that makes it easy to join a first casing and a second casing.
  • the main object of the present invention is to provide a flow control device capable of obtaining sufficient air tightness between the first casing and the second casing.
  • Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a flow control device which can obtain the above-described flow control device.
  • the present invention has a first casing containing an operation source, and a second casing containing a control valve operated by the operation source to control the degree of opening of a fluid flow passage.
  • a flow control device wherein both the first casing and the second casing are made of a resin composition containing at least a thermoplastic resin,
  • An engagement groove in which a heatable wire is inserted is formed in either the first casing or the second casing, and the engagement groove is formed in the other of the second casing or the first casing.
  • An engagement projection is provided to enter the The first casing and the second casing are joined by welding the inner wall of the engagement groove and the engagement convex portion to each other, Furthermore, the flow control device is provided, wherein at least one of the first casing and the second casing is made of a resin composition to which an elastomer is added.
  • a first casing containing an operation source, and a second casing containing a control valve operated by the operation source to control the degree of opening of a fluid flow passage. And a flow rate at which both the first casing and the second casing are made of a resin composition containing at least a thermoplastic resin, and an elastomer is further added to at least one of the first casing and the second casing.
  • a method of manufacturing a control device Inserting a heatable wire into an engagement groove formed in either one of the first casing and the second casing; Causing an engagement convex portion formed on the other of the second casing or the first casing to enter the engagement groove into which the wire is inserted; Softening the inner wall of the engagement groove and the engagement convex portion by causing the wire to generate heat; By stopping the heat generation of the wire, curing the inner wall of the engagement groove and the engagement convex portion, and welding the inner wall of the engagement groove and the engagement convex portion to each other, the first casing and the first casing 2) joining the casings; A method of manufacturing a flow control device is provided.
  • the first casing and the second casing cause the wire previously inserted in the engagement groove to function as a heating wire (typically, a heating wire), thereby welding the inner wall of the engagement groove and the engagement convex portion Bonded with That is, in the present invention, the first casing and the second casing are joined by welding.
  • a heating wire typically, a heating wire
  • At least one of the first casing and the second casing is made of a resin composition containing a thermoplastic resin and an elastomer. Therefore, even when the amount of heat generation of the wire is increased to generate a sufficient amount of heat generation at the low temperature portion to prevent welding defects, the occurrence of thermal strain at the high temperature portion can be avoided. That is, both welding failure and thermal distortion are prevented.
  • thermoplastic resin contained in a resin composition since it is cheap and heat resistance etc. are excellent, polybutylene terephthalate resin is especially suitable.
  • a reinforcing fiber be contained in the resin composition.
  • at least one of the first casing and the second casing is preferably made of a fiber reinforced resin composition. In this case, the heat resistance and the like are further improved.
  • Preferred specific examples of the reinforcing fibers include glass fibers. This is because a fiber reinforced resin composition containing glass fibers is inexpensive and advantageous in cost.
  • the wire As a typical method of causing the wire to generate heat, it is possible to energize the wire. When conducting electricity, the wire can be easily heated.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG. 2 and shown in a state in which the end wall of the engagement convex portion is in contact with the wire;
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG. 2, showing the first casing and the second casing being in close proximity to each other as the engagement convex portion and the like progress from softening.
  • FIG. 1 is a schematic side sectional view of a flow rate control device 10 according to the present embodiment.
  • the flow control device 10 is provided, for example, in an internal combustion engine (not shown) of a motorcycle, and controls the flow of air supplied to the internal combustion engine, that is, the so-called intake flow.
  • the flow control device 10 is mounted on the internal combustion engine via the throttle body 12.
  • the throttle body 12 is formed with an intake passage 14 communicating with an intake port of an internal combustion engine.
  • a throttle valve 16 is installed in the intake passage 14 so as to be able to open and close.
  • a bypass forward path 18 and a bypass return path 20 are formed in the throttle body 12.
  • the bypass forward passage 18 is connected to the intake passage 14 on the upstream side of the throttle valve 16 and the bypass return passage 20 is connected to the intake passage 14 on the downstream side of the throttle valve 16.
  • the flow control device 10 has a first casing 24 accommodating a motor 22 as an operation source, and a second casing 28 connected (joined) to the first casing 24 and accommodating a control valve 26.
  • the flow control device 10 is positioned and fixed by attaching the second casing 28 to the throttle body 12.
  • the first casing 24 has a coupler portion 32 accommodating the power supply terminal 30, a substantially cylindrical main body portion 34 connected to the coupler portion 32, and a first flange portion 36 having a diameter slightly larger than that of the main body portion 34. Integrally. That is, the first casing 24 is made of a single member.
  • a bottomed first motor housing hole 38 is formed to be depressed. Approximately half of the motor body of the motor 22 is fitted into the first motor receiving hole 38. The motor 22 is electrically connected to the power supply terminal 30.
  • annular engagement convex portion 40 is formed so as to protrude toward the second casing 28. As described later, the engagement convex portion 40 is responsible for connection (joining) of the first casing 24 and the second casing 28.
  • the second casing 28 includes a second flange 42 facing the first flange 36, a valve housing 48 in which the second motor housing hole 44 and the slide hole 46 are formed, and the valve housing 48. It has a mounting portion 50 provided at the end of the portion 48 and mounted on the throttle body 12 integrally. That is, the second casing 28 also comprises a single member.
  • An annular engagement groove 52 is formed at a position corresponding to the position of the engagement convex portion 40 on the end face of the second flange portion 42 facing the first flange portion 36. As shown in FIG. 2 which is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. 1, the engagement groove 52 accommodates a wire 54 which functions as a heating wire (heating wire). Further, the engagement convex portion 40 enters the engagement groove 52 (see FIG. 1).
  • the outer wall of the engagement projection 40 and the inner wall of the engagement groove 52 are integrated with each other by welding.
  • the first casing 24 and the second casing 28 are joined (connected) by this welding.
  • the space between the wire 54 and the bottom wall or two side walls of the engagement groove 52 is filled with a cured product of the resin composition softened at the time of welding. In other words, no gap is recognized between the wire 54 and the engagement convex portion 40 or the engagement groove 52.
  • a step 56 (see FIGS. 3 and 4) is formed in the vicinity of the engagement protrusion 40. As described later, the end face of the first flange portion 36 abuts on the step 56 at the time of welding.
  • the wire 54 has an annular portion 58 curved so that predetermined portions of one metal wire (for example, copper wire) are separated from each other.
  • the annular portion 58 is provided with a first electrode contact portion 60 and a second electrode contact portion 62 protruding outward in the diameter direction.
  • the first electrode contact portion 60 is configured by focusing longitudinal end portions of the wire 54, while the second electrode contact portion 62 is a linear shape portion directed outward in the diameter direction and a diameter direction. It is configured by focusing the inward linear shape portion.
  • the first electrode contact portion 60 and the second electrode contact portion 62 are separated by approximately 180 degrees.
  • ribs 64 a and 64 b are formed to project from the first flange portion 36, and ribs 64 c and 64 d are formed to project from the second flange portion 42.
  • An insertion hole 66a is formed through the ribs 64a and 64c, while an insertion hole 66b is formed through the ribs 64b and 64d.
  • the first electrode contact portion 60 of the wire 54 is exposed in the insertion hole 66a, and the second electrode contact portion 62 is exposed in the insertion hole 66b.
  • the second motor receiving hole 44 receives the motor body together with the first motor receiving hole 38.
  • a seal member 68 made of rubber and having a disk shape is interposed between the second motor housing hole 44 and the slide hole 46.
  • the second motor accommodation hole 44 and the slide hole 46 are divided by the seal member 68.
  • a through hole is formed in the seal member 68.
  • the rotation shaft 70 of the motor 22 projects into the slide hole 46 through the through hole.
  • a threaded portion is formed on the tip of the rotating shaft 70, and the slider 72 is screwed into the threaded portion. Thereby, the slider 72 is fitted around the rotating shaft 70.
  • the rotating shaft 70 can selectively rotate in either forward or reverse direction.
  • the control valve 26 is a hollow body, and the slider 72 is accommodated in the hollow interior of the control valve 26 in a state of being inserted into the coil spring 74.
  • the control valve 26 has at its longitudinal end a bottom wall 26a in which a U-shaped groove is formed.
  • One end of the large diameter of the coil spring 74 is seated on the bottom wall 26a.
  • the other end of the small diameter is seated on the large diameter portion 72 a of the slider 72.
  • the mounting portion 50 is formed with an inlet communication passage 76 communicating the bypass forward passage 18 and the slide hole 46 and an outlet communication passage 78 communicating the slide hole 46 and the bypass return passage 20.
  • the bypass forward passage 18, the inlet communication passage 76, the slide hole 46, the outlet communication passage 78 and the bypass return passage 20 form a bypass passage bypassing the throttle valve 16.
  • At least one of the first casing 24 and the second casing 28 is made of a resin composition containing a resin and an elastomer.
  • a thermoplastic resin is selected as the resin contained in the resin composition.
  • Specific examples thereof include polypropylene resin, polyethylene resin, polystyrene resin, polymethyl methacrylate resin, polyphenylene ether resin, polyamide resin, polycarbonate resin, polyacetal resin, polyphenylene sulfide resin, polyether ether ketone resin, polyethylene terephthalate resin and the like.
  • polybutylene terephthalate (PBT) resin is particularly preferable because of its advantages such as low cost and high heat resistance.
  • thermoplastic elastomer a thermoplastic elastomer is suitably selected. Specific examples thereof include polystyrene based elastomers, polyolefin based elastomers, polyester based elastomers, polyamide based elastomers, urethane based elastomers, polybutadiene based elastomers, polyisoprene based elastomers and the like, but are not particularly limited thereto.
  • the elastomer is preferably in a proportion of 5 to 30% by weight based on 100% by weight of the resin composition. More preferably, the proportion is 5 to 20% by weight.
  • a resin composition containing such an elastomer exhibits excellent heat resistance, thermal conductivity and thermal shock resistance. For this reason, the temperature which can be welded becomes high compared with the resin composition which does not contain an elastomer.
  • At least one of the first casing 24 and the second casing 28 is made of a fiber reinforced resin composition which further contains reinforcing fibers such as glass fibers in the resin composition.
  • the fiber reinforced resin composition exhibits excellent thermal shock resistance, strength and the like as compared with a resin composition consisting of only the above-described resin and a resin composition containing only a resin and an elastomer.
  • the proportion of reinforcing fibers is preferably in the range of 5 to 40% by volume, and more preferably 15 to 30% by volume.
  • At least one, and preferably both of the first casing 24 and the second casing 28 are obtained by molding using the resin composition as described above or the fiber reinforced resin composition as a starting material.
  • the remaining one of the second casing 28 and the first casing 24 may be made of a resin composition containing a resin and an elastomer, or may be made of a resin composition not containing an elastomer. Good.
  • the remaining one of the second casing 28 or the first casing 24 may be a fiber reinforced resin composition.
  • the resin composition in this case may contain both a resin and an elastomer, or may contain only a resin.
  • the flow control device 10 configured as described above is manufactured as follows. That is, first, the rotary shaft 70 of the motor 22 is passed through the through hole of the seal member 68, and the control valve 26 is assembled to the screw exposed from the through hole via the slider 72 and the coil spring 74. Next, the motor body of the motor 22 is inserted into the first motor receiving hole 38, while the control valve 26 is inserted into the sliding hole 46 through the second motor receiving hole 44. Further, the first flange portion 36 and the second flange portion 42 are brought close to each other, and the engagement convex portion 40 is inserted into the engagement groove 52. The wire 54 is deformed into the shape shown in FIG.
  • FIG. 3 shows a state in which the tip end wall of the engagement convex portion 40 is in contact with the wire 54 in the cross section taken along line III-III in FIG. At this time, the end face of the first flange portion 36 is not in contact with the top surface of the step 56, and a predetermined clearance is formed between the two surfaces.
  • the insulating receiving pins 80a and 80b are inserted into the insertion holes 66a and 66b, respectively, and the electrode tips 82a and 82b are inserted. That is, while the first electrode contact portion 60 is held between the reception pin 80a and the electrode tip 82a, the second electrode contact portion 62 is held between the reception pin 80b and the electrode tip 82b. In this state, the first casing 24 is relatively pressurized toward the second casing 28, and current is supplied from the electrode tip 82a to the electrode tip 82b via the wire 54.
  • the wire 54 generates heat as the current is applied.
  • the portions other than the first electrode contact portion 60 and the second electrode contact portion 62 at least contact the bottom wall of the engagement groove 52 and the tip wall of the engagement convex portion 40. Therefore, the heat from the wire 54 is transmitted to the wall portions of the engagement groove 52 and the engagement convex portion 40. That is, the temperatures of both the wall portions of the engagement groove 52 and the outer wall portion of the engagement convex portion 40 are increased, and the wall portions (resin composition) are softened and can flow.
  • the energization of the wire 54 is stopped. Since the heat generation of the wire rod 54 is completed along with this, the softened and fluidized resin composition is cured. By this curing, the first casing 24 and the second casing 28 are joined and integrated. Thereafter, the receiving pins 80a, 80b and the electrode tips 82a, 82b are taken out from the insertion holes 66a, 66b respectively.
  • the first casing 24 and the second casing 28 can be integrated without using a bolt or a mounting plate. Therefore, it is possible to reduce the number of parts constituting the flow control device 10. In addition, the troublesome work of screwing the bolt is not necessary. Moreover, the time required from the start of heat generation of the wire 54 to the end of bonding is shorter than the time required for screwing the bolt. For this reason, there is also an advantage that work efficiency is improved.
  • the temperature of the wire 54 which generated heat is not uniform throughout, and becomes relatively high at the first electrode contact portion 60 and the second electrode contact portion 62, and the first electrode contact portion 60 and the second electrode contact The temperature is relatively low at a position 90 ° apart from the portion 62. That is, a temperature difference occurs in the wire 54. If a sufficient amount of heat can not be obtained at a low temperature portion of the wire 54, it is difficult to soften or flow the resin composition sufficiently at the portion, which may cause welding failure.
  • the calorific value of the wire 54 may be increased so that a sufficient amount of heat can be obtained even at a low temperature portion of the wire 54.
  • both the first casing 24 and the second casing 28 are made of a resin composition not containing an elastomer, there is a concern that thermal distortion may occur.
  • At least one of the first casing 24 and the second casing 28 is made of a resin composition containing a thermoplastic resin and an elastomer.
  • This type of resin composition exhibits excellent thermal conductivity and thermal shock resistance as compared to a resin composition not containing an elastomer. For this reason, even when the calorific value of the wire 54 is increased in order to obtain a sufficient amount of heat even at a low temperature portion of the wire 54, thermal distortion occurs in the first casing 24 or the second casing 28. Is avoided.
  • the heating value of the wire 54 is increased by forming at least one of the first casing 24 or the second casing 28 from the resin composition containing a thermoplastic resin and an elastomer, It is possible to prevent thermal distortion from occurring in both casings 24 and 28. That is, since the weldable temperature of both the casings 24 and 28 can be made high, it becomes possible to avoid that a weld defect arises. As a result, sufficient air tightness can be obtained between the first casing 24 and the second casing 28.
  • the control valve 26 is moved under the control of an engine control unit (ECU) (not shown) electrically connected to the power supply terminal 30 in FIG. 1. Then, the opening degree of the outlet communication passage 78 is adjusted. That is, when the throttle valve 16 is fully closed, the ECU moves the control valve 26 so that the outlet communication passage 78 has an appropriate opening degree, based on the information on the operating condition of the internal combustion engine.
  • ECU engine control unit
  • the ECU rotates the rotation shaft 70 by a predetermined amount, for example, in the positive rotation direction by controlling the amount of current supplied to the motor 22 through the power supply terminal 30.
  • the rotational driving force at this time is converted to the driving force of the linear motion of the control valve 26 via the slider 72. Therefore, the control valve 26 in the slide hole 46 is displaced, for example, from the position shown in FIG. 1 to the outlet communication passage 78 side. At this time, the control valve 26 is in sliding contact with the inner wall of the sliding hole 46.
  • the displaced control valve 26 blocks the opening of the outlet communication passage 78 to a predetermined degree.
  • the opening degree of the outlet communication passage 78 is adjusted. That is, the control valve 26 controls the opening degree of the bypass passage which is a flow passage of air (intake air) which is a fluid.
  • the air (intake air) introduced into the intake passage 14 enters the slide hole 46 from the bypass forward passage 18 via the inlet communication passage 76 and returns from the outlet communication passage 78 to the intake passage 14 via the bypass return passage 20.
  • intake air is returned to the intake passage 14 through the inside of the flow control device 10, that is, the bypass passage.
  • the intake air flowing through the bypass passage is controlled to a flow rate corresponding to the opening degree of the outlet communication passage 78.
  • the ECU rotates the rotation shaft 70 of the motor 22 by a predetermined amount in, for example, the reverse rotation direction.
  • the control valve 26 returns to the position shown in FIG. 1 while sliding on the inner wall of the slide hole 46.
  • the opening of the outlet communication passage 78 is fully opened.
  • the reinforcing fiber is not particularly limited to glass fiber, and may be carbon fiber.
  • the engagement groove 52 is formed in the first flange portion 36 of the first casing 24, and the engagement convex portion 40 is provided in the second flange portion 42 of the second casing 28. Good.

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Abstract

 本発明は、第1ケーシング(24)及び第2ケーシング(28)を有する流量制御装置(10)に関する。前記第1ケーシング(24)又は前記第2ケーシング(28)の少なくともいずれか一方を、熱可塑性樹脂及びエラストマーを含有する樹脂組成物で構成する。また、第1ケーシング(24)に係合凸部(40)を設けるとともに、第2ケーシング(28)に係合溝(52)を形成する。係合溝(52)に係合凸部(40)を進入させた後、係合溝(52)に予め収容した線材(54)を発熱させ、係合凸部(40)の外壁部と、係合溝(52)の各壁部を軟化させる。さらに、軟化した樹脂組成物を、線材(54)の発熱を停止させることで硬化させる。

Description

流量制御装置及びその製造方法
 本発明は、動作源を収容した第1ケーシングと、前記動作源によって動作する制御弁を収容した第2ケーシングとの双方が、少なくとも熱可塑性樹脂を含有する樹脂組成物からなる流量制御装置及びその製造方法に関する。
 自動車に搭載される内燃機関の燃焼室には、空気が供給される。ここで、空気の供給量、換言すれば、燃焼室に向かう空気の流量は、燃焼室での燃焼が好適な状態に維持されるように制御される。この流量制御は、流量制御装置によって営まれる。
 この種の流量制御装置として、特許第4555822号公報に記載されたものが知られている。この従来技術につき概略説明すると、該流量制御装置は、モータ等の動作源を収容した第1ケーシングと、前記動作源によって動作し、空気の流通路の開度を制御する制御弁を収容した第2ケーシングとを有する。これら第1ケーシング及び第2ケーシングは、ボルトによって連結される。
 第1ケーシングと第2ケーシングをボルトで連結する場合、第1ケーシングに取付板を外嵌するようにしている。すなわち、上記した従来技術では、ボルトや取付板が必要な分、部品点数が多くなる。さらに、ボルトを螺回する作業が必要であるので煩雑であり、また、作業効率を向上させることが容易ではない。
 本発明の一般的な目的は、第1ケーシングと第2ケーシングを接合することが容易な流量制御装置を提供することにある。
 本発明の主たる目的は、第1ケーシングと第2ケーシングの間に十分な気密性が得られる流量制御装置を提供することにある。
 本発明の別の目的は、上記した流量制御装置が得られる流量制御装置の製造方法を提供することにある。
 本発明の一実施形態によれば、動作源を収容した第1ケーシングと、前記動作源によって動作して流体の流通路の開度を制御する制御弁を収容した第2ケーシングとを有するとともに、前記第1ケーシング及び前記第2ケーシングの双方が少なくとも熱可塑性樹脂を含有する樹脂組成物からなる流量制御装置であって、
 前記第1ケーシング又は前記第2ケーシングのいずれか一方に、発熱可能な線材を挿入した係合溝が形成されるとともに、前記第2ケーシング又は前記第1ケーシングの残余の一方に、前記係合溝に進入する係合凸部が設けられ、
 前記係合溝の内壁と前記係合凸部が互いに溶着されることで、前記第1ケーシングと前記第2ケーシングが接合され、
 さらに、前記第1ケーシング又は前記第2ケーシングの少なくともいずれか一方が、エラストマーが添加された樹脂組成物からなる流量制御装置が提供される。
 本発明の別の一実施形態によれば、動作源を収容した第1ケーシングと、前記動作源によって動作して流体の流通路の開度を制御する制御弁を収容した第2ケーシングとを有するとともに、前記第1ケーシング及び前記第2ケーシングの双方が少なくとも熱可塑性樹脂を含有する樹脂組成物からなり、且つ前記第1ケーシング又は前記第2ケーシングの少なくともいずれか一方にエラストマーがさらに添加された流量制御装置の製造方法であって、
 前記第1ケーシング又は前記第2ケーシングのいずれか一方に形成された係合溝に、発熱可能な線材を挿入する工程と、
 前記線材を挿入した前記係合溝に、前記第2ケーシング又は前記第1ケーシングの残余の一方に形成された係合凸部を進入させる工程と、
 前記線材を発熱させることで前記係合溝の内壁及び前記係合凸部を軟化させる工程と、
 前記線材の発熱を停止して前記係合溝の内壁及び前記係合凸部を硬化させて前記係合溝の内壁と前記係合凸部を互いに溶着することで、前記第1ケーシングと前記第2ケーシングを接合する工程と、
 を有する流量制御装置の製造方法が提供される。
 なお、本発明における「樹脂組成物」には、樹脂及びエラストマーを含有するもの、及び、樹脂単体が含まれる。すなわち、エラストマーを含有しない樹脂であっても、「樹脂組成物」に含まれるものとする。
 第1ケーシングと第2ケーシングは、前記係合溝に予め挿入された線材を発熱線(典型的には電熱線)として機能させ、これにより係合溝の内壁と係合凸部を溶着することで接合される。すなわち、本発明においては、第1ケーシングと第2ケーシングを溶着によって接合するようにしている。
 このため、ボルトや取付板が不要となるので、部品点数を低減することができる。さらに、溶着は、線材に対する通電・通電停止という簡素な作業によって実施することができる上、要する時間も短い。従って、ボルトを螺回する煩雑な作業が不要となるとともに、作業効率が向上する。このために作業者の負担も軽減する。
 ところで、発熱した線材に高温箇所と低温箇所が生じると、低温箇所の発熱量によっては樹脂組成物が十分に軟化・流動しないために溶着不良となる懸念がある。
 このため、本発明においては、第1ケーシング又は第2ケーシングの少なくともいずれか一方を、熱可塑性樹脂及びエラストマーを含有する樹脂組成物で構成するようにしている。従って、低温箇所に十分な発熱量を生じさせて溶着不良を防止するべく線材の発熱量を大きくした場合であっても、高温箇所で熱歪が発生することを回避することができる。すなわち、溶着不良及び熱歪の双方が防止される。
 そして、溶着不良が防止されているので、第1ケーシングと第2ケーシングの間に気密性が得られる。
 なお、樹脂組成物に含まれる熱可塑性樹脂の具体例としては、安価であり且つ耐熱性等が優れていることから、とりわけ、ポリブチレンテレフタレート樹脂が好適である。
 また、樹脂組成物中には強化繊維が含有されていることが好ましい。換言すれば、第1ケーシング又は第2ケーシングの少なくともいずれか一方は、繊維強化樹脂組成物からなることが好ましい。この場合、耐熱性等が一層向上するという利点があるからである。
 強化繊維の好適な具体例としては、ガラス繊維が挙げられる。ガラス繊維を含む繊維強化樹脂組成物は安価であるので、コスト的に有利であるからである。
 線材を発熱させる典型的な手法としては、該線材に通電を行うことが挙げられる。通電を行う場合、線材を容易に発熱させることができる。
本発明の実施の形態に係る流量制御装置の概略側面断面図である。 図1中のII-II線矢視断面図である。 係合凸部の先端壁が線材に当接した状態で示した、図2中のIII-III線矢視断面図である。 図3から、係合凸部等の軟化が進行して第1ケーシングと第2ケーシングが互いに接近した状態で示した、図2中のIII-III線矢視断面図である。
 以下、本発明に係る流量制御装置及びその製造方法につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
 図1は、本実施の形態に係る流量制御装置10の概略側面断面図である。この流量制御装置10は、例えば、自動二輪車の内燃機関(図示せず)に設けられ、該内燃機関に供給される空気、すなわち、いわゆる吸気の流量を制御する。
 流量制御装置10は、スロットルボディ12を介して前記内燃機関に装着される。このスロットルボディ12につき概略説明すると、該スロットルボディ12には、内燃機関の吸気ポートに連通する吸気道14が形成されている。この吸気道14には、スロットルバルブ16が開閉可能に設置される。また、スロットルボディ12内には、バイパス往路18及びバイパス復路20が形成される。バイパス往路18はスロットルバルブ16の上流側で吸気道14に連なり、バイパス復路20はスロットルバルブ16の下流側で吸気道14に連なる。
 流量制御装置10は、動作源としてのモータ22を収容した第1ケーシング24と、該第1ケーシング24に連結(接合)され且つ制御弁26を収容した第2ケーシング28とを有する。流量制御装置10は、第2ケーシング28がスロットルボディ12に装着されることで位置決め固定されている。
 第1ケーシング24は、給電用端子30を収容したカプラ部32と、該カプラ部32に連なる略円筒形状の本体部34と、該本体部34に比して若干大径な第1フランジ部36を一体的に有する。すなわち、第1ケーシング24は単一部材からなる。
 本体部34には、有底の第1モータ収容孔38が陥没形成される。前記モータ22のモータ本体の略半分は、この第1モータ収容孔38に嵌合される。モータ22は、前記給電用端子30に電気的に接続されている。
 第1フランジ部36の、第2ケーシング28に臨む側の端面には、環状の係合凸部40が第2ケーシング28に指向するように突出形成されている。後述するように、この係合凸部40が、第1ケーシング24と第2ケーシング28との連結(接合)を担う。
 一方、第2ケーシング28は、第1フランジ部36に対向する第2フランジ部42と、その内部に第2モータ収容孔44及び摺動孔46が形成された弁収容部48と、該弁収容部48の端部に設けられてスロットルボディ12に装着される装着部50とを一体的に有する。すなわち、第2ケーシング28もまた、単一部材からなる。
 第2フランジ部42の、第1フランジ部36に対向する端面には、係合凸部40の位置に対応する位置に、環状の係合溝52が形成される。図1中のII-II線矢視断面図である図2に示すように、該係合溝52には、電熱線(発熱線)として機能する線材54が収容される。また、係合溝52には、前記係合凸部40が進入する(図1参照)。
 係合凸部40の外壁と、係合溝52の内壁(2個の側壁又は底壁の少なくともいずれか)とは、溶着によって互いに一体化している。この溶着により、第1ケーシング24と第2ケーシング28が接合(連結)されている。なお、線材54と係合溝52の底壁ないし2個の側壁との間は、溶着時に軟化した樹脂組成物の硬化物で充填されている。換言すれば、線材54と、係合凸部40ないし係合溝52との間に、間隙は認められない。
 係合凸部40の近傍には、段部56(図3及び図4参照)が形成される。後述するように、溶着時には、第1フランジ部36の端面が段部56に当接する。
 図2に示すように、線材54は、1本の金属線(例えば、銅線)の所定部位が互いに離間するように湾曲された円環部58を有する。そして、該円環部58には、直径方向外方に突出した第1電極当接部60、第2電極当接部62が設けられる。第1電極当接部60は、線材54の長手方向端部同士が集束されることで構成され、一方、第2電極当接部62は、直径方向外方に向かう直線形状部と、直径方向内方に向かう直線形状部とが集束されることで構成される。第1電極当接部60と第2電極当接部62は、互いに略180°離間する。
 図2~図4に示すように、第1フランジ部36にはリブ64a、64bが突出形成され、且つ第2フランジ部42にはリブ64c、64dが突出形成される。リブ64a、64cには挿入孔66aが貫通形成される一方、リブ64b、64dには挿入孔66bが貫通形成される。線材54の第1電極当接部60は挿入孔66a内に露呈し、第2電極当接部62は挿入孔66b内に露呈する。
 図1に戻り、第2モータ収容孔44は、前記第1モータ収容孔38とともにモータ本体を収容する。ここで、第2モータ収容孔44と摺動孔46の間には、ゴムからなり且つ円盤形状をなすシール部材68が介在する。このシール部材68により、第2モータ収容孔44と摺動孔46が区分されている。
 シール部材68には、貫通孔が形成される。前記モータ22の回転軸70は、この貫通孔を通って摺動孔46に突出する。回転軸70の先端部にはネジ部が刻設されており、該ネジ部にはスライダ72が螺合される。これにより、スライダ72が回転軸70に外嵌されている。なお、回転軸70は、正回転及び逆回転のいずれかが選択的に可能である。
 前記制御弁26は中空体であり、スライダ72は、コイルスプリング74内に挿入された状態で、該制御弁26の中空内部に収容される。制御弁26は、その長手方向端部に、U字型溝が形成された底壁26aを有する。前記コイルスプリング74の大径な一端は、この底壁26aに着座する。一方、小径な他端は、スライダ72の大径部72aに着座する。
 装着部50には、バイパス往路18と摺動孔46を連通させる入口連通路76と、摺動孔46とバイパス復路20を連通させる出口連通路78が形成される。バイパス往路18、入口連通路76、摺動孔46、出口連通路78及びバイパス復路20により、スロットルバルブ16を迂回するバイパス通路が形成される。
 以上の構成において、第1ケーシング24又は第2ケーシング28の少なくともいずれか一方は、樹脂とエラストマーを含有する樹脂組成物からなる。本実施の形態においては、樹脂組成物に含有される樹脂として、熱可塑性樹脂が選定される。その具体例としては、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂等が挙げられるが、安価で耐熱性が高い等の利点があることから、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂がとりわけ好適である。
 また、エラストマーとしては、好適には熱可塑性エラストマーが選定される。その具体例としては、ポリスチレン系エラストマー、ポリオレフィン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、ウレタン系エラストマー、ポリブタジエン系エラストマー、ポリイソプレン系エラストマー等が挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。エラストマーは、樹脂組成物の重量を100重量%とするとき、5~30重量%の割合であることが好ましい。一層好ましくは、5~20重量%の割合であるとよい。このようなエラストマーを含有する樹脂組成物は、優れた耐熱性、熱伝導性及び耐熱衝撃性を示す。このため、エラストマーを含有しない樹脂組成物に比して溶着可能温度が高くなる。
 第1ケーシング24又は第2ケーシング28の少なくともいずれか一方は、樹脂組成物中にガラス繊維等の強化繊維をさらに含有する、繊維強化樹脂組成物からなるものであることが好ましい。繊維強化樹脂組成物は、上記したような樹脂のみからなる樹脂組成物や、樹脂とエラストマーのみを含有する樹脂組成物に比して優れた耐熱衝撃性や強度等を示すからである。繊維強化樹脂組成物の体積を100体積%とするとき、強化繊維の割合は、5~40体積%の範囲内であることが好ましく、15~30体積%であることが一層好ましい。
 第1ケーシング24又は第2ケーシング28の少なくともいずれか一方、好ましくは双方は、上記したような樹脂組成物、又は繊維強化樹脂組成物を出発原料とする成形によって得られたものである。なお、第2ケーシング28又は第1ケーシング24の残余の一方は、樹脂とエラストマーを含有する樹脂組成物からなるものであってもよいし、エラストマーを含有しない樹脂組成物からなるものであってもよい。
 第2ケーシング28又は第1ケーシング24の残余の一方は、繊維強化樹脂組成物であってもよい。この場合の樹脂組成物は、樹脂及びエラストマーの双方を含有するものであってもよいし、樹脂のみを含有するものであってもよい。
 次に、本実施の形態に係る流量制御装置10の製造方法につき説明する。
 以上のように構成される流量制御装置10は、次のようにして作製される。すなわち、はじめに、モータ22の回転軸70をシール部材68の貫通孔に通し、該貫通孔から露呈したネジ部に、スライダ72及びコイルスプリング74を介して制御弁26を組み付ける。次に、モータ22のモータ本体を第1モータ収容孔38に挿入する一方、制御弁26を、第2モータ収容孔44を通して摺動孔46に挿入する。さらに、第1フランジ部36と第2フランジ部42を接近させ、係合凸部40を係合溝52に挿入する。なお、線材54は、図2に示す形状に変形した上で、係合溝52に予め挿入しておく。
 図3は、図2中のIII-III線矢視断面において、係合凸部40の先端壁が線材54に当接した状態を示している。この時点では、第1フランジ部36の端面は段部56の頂面に当接しておらず、両面の間に所定のクリアランスが形成される。
 次に、挿入孔66a、66bの各々に絶縁性の受ピン80a、80bを挿入するとともに、電極チップ82a、82bを挿入する。すなわち、受ピン80aと電極チップ82aで第1電極当接部60を挟持する一方、受ピン80bと電極チップ82bで第2電極当接部62を挟持する。この状態で、第1ケーシング24を第2ケーシング28側に相対的に加圧するとともに、電流が電極チップ82aから線材54を経由して電極チップ82bに到達するように通電を行う。
 この通電に伴って、線材54が発熱する。線材54において、第1電極当接部60及び第2電極当接部62以外の部位は、少なくとも、係合溝52の底壁及び係合凸部40の先端壁に当接している。従って、線材54からの熱が、係合溝52の各壁部と、係合凸部40に伝達される。すなわち、係合溝52の各壁部、及び係合凸部40の外壁部の双方の温度が上昇し、前記壁部(樹脂組成物)が軟化して流動可能な状態となる。
 このため、第1ケーシング24を第2ケーシング28に対して相対的に押し込むと、図4に示すように、係合凸部40が係合溝52に一層進入する。係合凸部40及び係合溝52の各壁部が軟化しているので、この進入は容易である。また、軟化した樹脂組成物は流動し、線材54を囲繞する。
 所定量の係合凸部40が係合溝52に進入すると、第1フランジ部36の端面が段部56の頂面に当接する。これにより第1フランジ部36が堰止され、その結果、係合凸部40の係合溝52へのそれ以上の進入が防止される。
 この状態に至ったことが確認されると、線材54への通電を停止する。これに伴って線材54の発熱が終了するので、軟化及び流動した樹脂組成物が硬化する。この硬化により第1ケーシング24と第2ケーシング28が接合され、一体化されるに至る。その後、受ピン80a、80b及び電極チップ82a、82bが挿入孔66a、66bのそれぞれから取り出される。
 以上のように、本実施の形態によれば、ボルトや取付板を用いることなく第1ケーシング24と第2ケーシング28を一体化することができる。従って、流量制御装置10を構成する部品の点数を低減することが可能となる。また、ボルトを螺回する煩雑な作業が不要となる。しかも、線材54の発熱開始から接合終了までに要する時間は、ボルトの螺回に要する時間よりも短い。このため、作業効率が向上するという利点もある。
 ここで、発熱した線材54の温度は全体にわたって均一ではなく、第1電極当接部60及び第2電極当接部62では比較的高温となり、第1電極当接部60及び第2電極当接部62から90°離間した位置では比較的低温となる。すなわち、線材54には温度差が生じる。仮に、線材54の低温箇所で十分な熱量が得られなくなると、当該箇所では、樹脂組成物が十分に軟化することや流動することが困難となるので、溶着不良となる懸念がある。
 これを回避するためには、線材54の低温箇所でも十分な熱量が得られるように、線材54の発熱量を大きくすればよい。しかしながら、この場合、第1ケーシング24及び第2ケーシング28の双方がエラストマーを含まない樹脂組成物からなるものであると、熱歪が発生する懸念がある。
 これに対し、本実施の形態では、上記したように第1ケーシング24又は第2ケーシング28の少なくともいずれか一方を、熱可塑性樹脂及びエラストマーを含む樹脂組成物から構成するようにしている。この種の樹脂組成物は、エラストマーを含まない樹脂組成物に比して優れた熱伝導性及び耐熱衝撃性を示す。このため、線材54の低温箇所でも十分な熱量が得られるようにするべく該線材54の発熱量を大きくしたときであっても、第1ケーシング24又は第2ケーシング28に熱歪が発生することが回避される。
 なお、第2ケーシング28又は第1ケーシング24の残余の一方がエラストマーを含まない樹脂組成物からなる場合であっても、上記したように一方のケーシングの熱伝導性が良好であるため、残余の一方に過度の帯熱が起こることが回避される。従って、エラストマーを含まない樹脂組成物からなるケーシングに熱歪が発生することを防止することができる。
 以上のように、第1ケーシング24又は第2ケーシング28の少なくともいずれか一方を、熱可塑性樹脂及びエラストマーを含む樹脂組成物から構成することにより、線材54の発熱量を大きくしたときであっても両ケーシング24、28に熱歪が発生することを回避することができる。すなわち、両ケーシング24、28の溶着可能温度を高くすることができるので、溶着不良が生じることを回避することが可能となる。この結果、第1ケーシング24と第2ケーシング28の間に十分な気密性を得ることができる。
 このように構成された流量制御装置10は、図1中の前記給電用端子30に対して電気的に接続された図示しないエンジンコントロールユニット(ECU)の制御作用下に制御弁26が移動することで、出口連通路78の開度を調節する。すなわち、ECUは、スロットルバルブ16が全閉であるときに、内燃機関の運転状況に関する情報に基づき、出口連通路78が適切な開度となるように制御弁26を移動させる。
 具体的には、ECUは、給電用端子30を介してのモータ22への通電量を制御することで、その回転軸70を、例えば、正回転方向に所定量回転させる。この際の回転駆動力は、スライダ72を介して、制御弁26の直線運動の駆動力に変換される。従って、摺動孔46内の制御弁26が、例えば、図1に示す位置から出口連通路78側に変位する。この際、制御弁26は、摺動孔46の内壁に摺接する。
 変位した制御弁26によって、出口連通路78の開口が所定の程度で閉塞される。これにより、出口連通路78の開度調整がなされる。すなわち、制御弁26は、流体である空気(吸気)の流通路であるバイパス通路の開度を制御する。
 吸気道14に導入された空気(吸気)は、バイパス往路18から入口連通路76を介して摺動孔46内に進入し、出口連通路78からバイパス復路20を経て吸気道14に戻る。以上のように、スロットルバルブ16が全閉状態であっても、吸気は、流量制御装置10の内部、すなわち、バイパス通路を介して吸気道14に戻される。勿論、バイパス通路を流通する吸気は、出口連通路78の開度に対応する流量に制御される。
 吸気の流量の増加が必要なときには、ECUは、モータ22の回転軸70を、例えば、逆回転方向に所定量回転させる。これに追従し、制御弁26が、摺動孔46の内壁に摺接しながら図1に示す位置に戻る。その結果、出口連通路78の開口が全開状態となる。
 以上の動作の際、第1ケーシング24と第2ケーシング28の間に十分な気密性が保たれる。上記したように、係合溝52と係合凸部40の間で溶着不良が発生することが回避されているからである。
 本発明は、上記した実施の形態に特に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
 例えば、強化繊維はガラス繊維に特に限定されるものではなく、炭素繊維であってもよい。
 また、上記とは逆に、第1ケーシング24の第1フランジ部36に係合溝52を形成するとともに、第2ケーシング28の第2フランジ部42に係合凸部40を設けるようにしてもよい。

Claims (6)

  1.  動作源(22)を収容した第1ケーシング(24)と、前記動作源(22)によって動作して流体の流通路(78)の開度を制御する制御弁(26)を収容した第2ケーシング(28)とを有するとともに、前記第1ケーシング(24)及び前記第2ケーシング(28)の双方が少なくとも熱可塑性樹脂を含有する樹脂組成物からなる流量制御装置(10)であって、
     前記第1ケーシング(24)又は前記第2ケーシング(28)のいずれか一方に、発熱可能な線材(54)を挿入した係合溝(52)が形成されるとともに、前記第2ケーシング(28)又は前記第1ケーシング(24)の残余の一方に、前記係合溝(52)に進入する係合凸部(40)が設けられ、
     前記係合溝(52)の内壁と前記係合凸部(40)が互いに溶着されることで、前記第1ケーシング(24)と前記第2ケーシング(28)が接合され、
     さらに、前記第1ケーシング(24)又は前記第2ケーシング(28)の少なくともいずれか一方が、エラストマーが添加された樹脂組成物からなることを特徴とする流量制御装置(10)。
  2.  請求項1記載の流量制御装置(10)において、前記樹脂組成物に含まれる前記熱可塑性樹脂が、ポリブチレンテレフタレート樹脂であることを特徴とする流量制御装置(10)。
  3.  請求項1又は2記載の流量制御装置(10)において、前記第1ケーシング(24)又は前記第2ケーシング(28)の少なくともいずれか一方が、さらに、前記樹脂組成物中に強化繊維を含有する繊維強化樹脂組成物からなることを特徴とする流量制御装置(10)。
  4.  請求項3記載の流量制御装置(10)において、前記強化繊維がガラス繊維であることを特徴とする流量制御装置(10)。
  5.  動作源(22)を収容した第1ケーシング(24)と、前記動作源(22)によって動作して流体の流通路(78)の開度を制御する制御弁(26)を収容した第2ケーシング(28)とを有するとともに、前記第1ケーシング(24)及び前記第2ケーシング(28)の双方が少なくとも熱可塑性樹脂を含有する樹脂組成物からなり、且つ前記第1ケーシング(24)又は前記第2ケーシング(28)の少なくともいずれか一方にエラストマーがさらに添加された流量制御装置(10)の製造方法であって、
     前記第1ケーシング(24)又は前記第2ケーシング(28)のいずれか一方に形成された係合溝(52)に、発熱可能な線材(54)を挿入する工程と、
     前記線材(54)を挿入した前記係合溝(52)に、前記第2ケーシング(28)又は前記第1ケーシング(24)の残余の一方に形成された係合凸部(40)を進入させる工程と、
     前記線材(54)を発熱させることで前記係合溝(52)の内壁及び前記係合凸部(40)を軟化させる工程と、
     前記線材(54)の発熱を停止して前記係合溝(52)の内壁及び前記係合凸部(40)を硬化させて前記係合溝(52)の内壁と前記係合凸部(40)を互いに溶着することで、前記第1ケーシング(24)と前記第2ケーシング(28)を接合する工程と、
     を有することを特徴とする流量制御装置(10)の製造方法。
  6.  請求項5記載の製造方法において、前記線材(54)に通電を行うことによって該線材(54)を発熱させることを特徴とする流量制御装置(10)の製造方法。
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