JP2013185604A

JP2013185604A - 制御弁

Info

Publication number: JP2013185604A
Application number: JP2012048785A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Kibune; 仁志木船
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 2012-03-06
Filing date: 2012-03-06
Publication date: 2013-09-19
Anticipated expiration: 2032-03-06
Also published as: JP6085416B2

Abstract

【課題】弁本体のフランジ部に対する弁座シート部材のフランジ部の左右方向のずれや、上下方向の傾きを抑え、溶接条件の管理を容易に行うことのできる制御弁を提供する。
【解決手段】弁室を有し、プレス加工により形成される弁本体２と、弁室内に配置される弁部を有する弁体と、弁体が接離する弁座を有し、プレス加工により形成される弁座シート部材４と、弁体と共に移動するプランジャと、弁体を開弁方向及び閉弁方向に案内する案内部材と、給電された際に弁体を閉弁方向に駆動する吸引力を発生させる電磁コイルと、プランジャを弁座から離間する方向に付勢するコイルばねとを備える電磁弁であって、弁本体の開口端のフランジ部２ｄに曲折部２ｅを設け、弁座シート部材のフランジ部４ｄに曲折部４ｅを設け、弁本体の曲折部と弁座シート部材の曲折部とを互いに重ね合わせ、両曲折部の端部同士を溶接接合した。
【選択図】図３

Description

本発明は、弁体を弁座に接離させて流路を開閉する制御弁であって、弁本体と弁座シート部材をプレス加工により形成した制御弁の改良に関する。

特許文献１には、図５及び図６に示すように、プレス加工により形成された弁本体３２及び弁座シート部材３４と、弁本体３２のパイプ部３２ｂの内部に固定された吸引子３７と、弁本体３２のパイプ部３２ｂの内部に収容されて弁体３３と共に上下方向に移動するプランジャ３６と、電磁コイル３８等を備える電磁弁３１が記載されている。

この電磁弁３１は、電磁コイル３８へ通電しないときには、図５に示すように、コイルばね４１によってプランジャ３６が吸引子３７と反対方向の上端位置に維持されて弁体３３の弁部３３ａが弁座シート部材３４の弁座３４ｃから離間した開弁状態となっており、流体が流入管４２から弁室３２ａの内部を通って流出管４３へと流れることができる。

図５の状態から電磁コイル３８に通電すると、プランジャ３６が吸引子３７との間の空間を埋める方向に吸引される磁力が発生する。これにより、プランジャ３６がコイルばね４１の付勢力に抗しながら下方に向って移動すると共に弁体３３が吸引子３７の案内部３７ｂに案内されながら弁座シート部材３４の弁座３４ｃに向って下方に移動し、図６に示すように、弁部３３ａが弁座３４ｃに密接した閉弁状態となり、流入管４２から流出管４３への流体の流れが阻止される。

特開２００８−１５１３４８号公報

しかし、上記従来の電磁弁３１においては、図７に示すように、弁本体３２に弁座シート部材３４を装着するにあたって、弁本体３２のフランジ部３２ｃと、弁座シート部材３４のフランジ部３４ｄとを重ね合わせ、両者の先端部を溶接しているが、溶接の際に、フランジ部３２ｃに対してフランジ部３４ｄが左右方向（矢印方向）にずれるおそれがあった。

また、図８に示すように、弁本体３２のフランジ部に曲折部３２ｄを設け、弁座シート部材３４のフランジ部３４ｄの縁部を突き当てた場合には、上記左右方向のずれをある程度解消させることができるものの、曲折部３２ｄが溶接で融けるため、上記左右方向のずれを完全に解消させることはできない。

さらに、図８（ａ）に示す曲折部３２ｄとフランジ部３４ｄとの端面接触部４０も溶接により溶け、図８（ｂ）に示すように、端面接触部４０が短くなるため、フランジ部３４ｄが上下方向（矢印方向）に傾き易くなる。上記のように、弁座シート部材３４の左右方向のずれや傾きが発生すると、弁座シート部材３４と弁体３３との同軸性が確保できなくなり、弁座３４ｃと弁部３３ａとのシール性が低下するという問題が生じると共に、それを防ぐために溶接条件をシビアに管理する必要が生じ、生産性が低下するという問題も生じる。

そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、弁本体３２のフランジ部３２ｃに対する弁座シート部材３４のフランジ部３４ｄの左右方向のずれや、上下方向の傾きを抑えることができ、溶接条件の管理を容易に行うことのできる制御弁を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、弁室を有し、プレス加工により形成される弁本体と、前記弁室内に配置される弁部を有する弁体と、前記弁部が接離する弁座を有し、プレス加工により形成される弁座シート部材と、前記弁体を閉弁方向及び／又は開弁方向に駆動する駆動手段とを備える制御弁であって、前記弁本体の開口端のフランジ部に曲折部を設け、前記弁座シート部材のフランジ部に曲折部を設け、前記弁本体の曲折部と前記弁座シート部材の曲折部とを互いに重ね合わせ、両曲折部の端部同士を溶接接合したことを特徴とする。

そして、本発明によれば、弁本体の開口端のフランジ部と、弁座シート部材のフランジ部の各々に曲折部を形成し、両曲折部を互いに重ね合わせて端部同士を溶接接合したため、溶接後においても、一方の曲折部が他方の曲折部に当接して両フランジ部の延設方向のずれを抑えることができると共に、両フランジ部の互いの接触部の長さを長く維持することができるため、両フランジ部が互いに離間する方向へ傾くことを防止することもできる。

また、本発明によれば、上記両曲折部が互いに重なり合う長さや、両フランジ部が互いに重なり合う長さを容易に所望の長さにすることができるため、溶接時に厳格に管理する必要がなく、組立性が向上し、組立工数を削減することができると共に、不良率が低減して歩留まりが向上する。

上記制御弁において、前記弁座シート部材の曲折部を、前記弁本体の曲折部の内側に配置することができる。

以上のように、本発明によれば、弁本体のフランジ部に対する弁座シート部材のフランジ部の左右方向のずれや、上下方向の傾きを抑えることができ、溶接条件の管理を容易に行うことができる。

本発明の一実施の形態を示す図であって、（ａ）は開弁状態を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視図である。図１の電磁弁の閉弁状態を示す断面図である。図１の電磁弁の弁本体と弁座シート部材との接合方法を説明するための断面図である。図１の電磁弁の案内部材を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は左側面図、（ｄ）は右側面図、（ｅ）は底面図である。従来の電磁弁の一例を示す図であって、開弁状態を示す断面図である。図５の電磁弁の閉弁状態を示す断面図である。図５の電磁弁の弁本体と弁座シート部材との接合方法の一例を説明するための断面図である。電磁弁の弁本体と弁座シート部材との接合方法の他の例を説明するための断面図である。

次に、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。

図１及び図２は、本発明の一実施の形態を示し、この電磁弁１は、弁室２ａを有する弁本体２と、弁室２ａ内に配置される弁部３ａを有する弁体３と、弁部３ａが接離する弁座４ｃを有する弁座シート部材４と、弁体３と共に移動するプランジャ６と、弁体３の移動を案内すると共に、後述するコイルばね１１を支持する案内部材７と、プランジャ６を閉弁方向に吸引するための磁力を発生させる電磁コイル８と、電磁コイル８等を収容するハウジング９と、プランジャ６を上方に付勢するコイルばね１１等で構成される。

弁本体２は、ステンレス鋼等の材料を用いてプレス加工により成形され、円筒状の弁室２ａと上端を閉塞した円筒状のパイプ部２ｂとで構成される。弁室２ａ内には、弁体３の弁部３ａと、弁座シート部材４の弁座４ｃとが配置され、弁室２ａとパイプ部２ｂとの境界部には、案内部材７がかしめ固定される。また、弁室２ａの下方開口を覆うように弁座シート部材４が装着される。弁室２ａの側面には、流入管１２の左端部がろう付けにより溶着される。

パイプ部２ｂの内部には、弁体３、プランジャ６及びコイルばね１１が収容され、パイプ部２ｂの外周には、ハウジング９が装備され、ハウジング９の突起部９ｃにかしめ固定された押圧係止部材１６の突起部１６ａが弁本体２のパイプ部２ｂに形成した係止凹部２ｃに係止され、ハウジング９が押圧係止部材１６を介して弁本体２のパイプ部２ｂに固定される。

ハウジング９は、磁性材料により形成され、ハウジング９の上壁９ａ及び下壁９ｂには貫通孔が各々設けられ、これらの貫通孔に弁本体２のパイプ部２ｂが挿通される。

パイプ部２ｂの外側には、ボビン１０が嵌合装着され、ボビン１０の周囲には電磁コイル８が巻回され、ボビン１０はハウジング９の内部に収容される。ボビン１０には、ターミナル（不図示）を介してリード線１７が接続され、このリード線１７を介して電磁コイル８に通電される。

弁体３は、真鍮等で円柱状に形成され、下端に逆円錐状の弁部３ａを有し、上部の小径部３ｂがプランジャ６にかしめ固定される（かしめ部３ｃ）。この弁体３は、プランジャ６と共に上下方向に移動し、弁部３ａが弁座シート部材４の弁座４ｃに接離することで、流入管１２から流出管１３への流体の流れを制御する。

弁座シート部材４は、ステンレス鋼等の材料を用いてプレス加工により成形され、弁本体２と同一中心軸線上に円筒状のシート本体４ａを有し、シート本体４ａの上端には、弁座４ｃが形成される。シート本体４ａの下端には段部を介してパイプ嵌合部４ｂが形成され、パイプ嵌合部４ｂの端縁には、外方に向って張出したフランジ部４ｄが形成される。弁座シート部材４は、弁本体２の弁室２ａの下方開口を覆うように装着され、フランジ部４ｄが弁室２ａの下端部に溶接により固着される（溶接部１４）。弁座シート部材４のパイプ嵌合部４ｂには、流出管１３の上端部が挿入され、ろう付けにより溶着される。

図３に示すように、フランジ部４ｄの端部には下方に曲折された曲折部４ｅが形成される。また、弁本体２のフランジ部２ｄにも、下方に曲折された曲折部２ｅが形成され、弁本体２の曲折部２ｅと弁座シート部材４の曲折部４ｅとを互いに重ね合わせ、両曲折部２ｅ、４ｅの端部同士が溶接接合される（溶接部１４）。

上述のように弁本体２の開口端を弁座シート部材４によって閉塞することで、溶接後においても、弁本体２の曲折部２ｅと弁座シート部材４の曲折部４ｅとが図３（ｂ）に示す寸法ａの長さで互いに当接するため、弁本体２の曲折部２ｅが弁座シート部材４の曲折部４ｅのガイドとして機能し、曲折部４ｅの左右方向のずれを抑えることができる。

また、図３（ｂ）に示すように、溶接後においても、弁本体２のフランジ部２ｄと弁座シート部材４のフランジ部４ｄとが寸法ｂの長さで互いに当接するため、充分な接合長さを確保することができ、弁座シート部材４のフランジ部４ｄ及び曲折部４ｅが互いに離間する方向へ傾くことを防止することもできる。

プランジャ６は、磁性材料により円筒状に形成され、弁本体２のパイプ部２ｂに上下方向に移動自在に配設される。プランジャ６の鉛直方向の中央部には、弁体３を固定するための固定用孔６ａが穿設され、固定用孔６ａに、下方より弁体３の小径部３ｂが嵌入され、上述のようにプランジャ６と弁体３とが一体化される。

案内部材７は、ステンレス鋼等の板材を用いてプレス加工により成形され、弁本体２の弁室２ａの天井部にかしめ固定される。この案内部材７は、図４に示すように、案内部材７の下方に開口する逆皿状部７ａに複数の均圧孔７ｃと、弁体３を挿通させる挿通孔７ｄとが穿設される。逆皿状部７ａの中央部から上方に向かって、弁体３を案内するための円筒状の案内部７ｂが立設される。また、逆皿状部７ａの流入管１２に対向する部分は、案内部材７を弁室２ａにかしめ固定する際、案内部材７を弁室２ａに挿入するときに流入管１２と干渉しないよう、また、流体が円滑に流れるように切り欠かれている（切欠部７ｅ）。

付勢手段としてのコイルばね１１は、弁体３の外側において、プランジャ６と案内部材７との間に配設され、プランジャ６はコイルばね１１の付勢力により案内部材７から離間する方向に常時付勢される。なお、プランジャ６の下端部は有底筒状に形成されており、その内部にコイルばね１１が収容されている。コイルばね１１がプランジャ６の外周側に配置される場合には、弁本体２のパイプ部２ｂとプランジャ６との間の空間が大きくなり、電磁コイル８によるプランジャ６の吸引力が低下するという問題があるが、本実施例では、そのような問題が生じない。

次に、上記構成を有する電磁弁１の動作について、図１及び図２を参照しながら説明する。

図１は、電磁コイル８への通電を遮断した状態を示し、この状態では電磁コイル８による磁力が発生せず、プランジャ６は、コイルばね１１の付勢力により案内部材７と反対方向の上端位置に維持され、弁体３の弁部３ａが弁座シート部材４の弁座４ｃから離間した開弁状態となっており、流体が流入管１２から弁室２ａの内部、弁座シート部材４のシート本体４ａの内部を通って流出管１３へと流れ込むことができる。

図１の状態から電磁コイル８に通電すると、電磁コイル８に磁力が発生すると共に、磁性材料からなるハウジング９とプランジャ６とに磁路が形成され、プランジャ６が下方に向って吸引される。これにより、プランジャ６が弁本体２のパイプ部２ｂの内部をコイルばね１１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３が案内部材７の案内部７ｂに案内されながらプランジャ６と共に弁座シート部材４の弁座４ｃに向って下方に移動し、図２に示すように、弁体３の弁部３ａが弁座シート部材４の弁座４ｃに密接した閉弁状態となり、弁体３が流入管１２から流出管１３への流体の流れを阻止する。

以上のように、本実施の形態によれば、案内部材７をプレス加工により弁体３の軸線方向に短く形成する一方で、プランジャ６を弁体３の軸線方向に長くすることで、電磁コイル８によって生じる磁路をハウジング９とプランジャ６のみで構成している。そのため、従来よりも磁路に形成される隙間の数が減少して磁気効率が向上するので、電磁コイル８を小型化することが可能となり、消費電力及び製造コストを低く抑えることができると共に軽量化することができる。

また、案内部材７に、弁本体２の弁室２ａの内部とプランジャ６等が収容されるパイプ部２ｂの内部空間とを連通させる均圧孔７ｃを設けているため、プランジャ６と案内部材７との間に生ずる流体圧を逃がすことができ、弁室２ａの内部圧力とパイプ部２ｂの内部圧力とが等しくなり、電磁弁１の開弁及び閉弁時の応答性が向上する。

なお、上記実施形態では、非通電時にプランジャが開弁方向に付勢されて開弁し、通電するとプランジャが開弁方向に移動して閉弁する電磁弁を例に挙げて説明したが、本発明は、非通電時にプランジャが閉弁方向に付勢されて閉弁し、通電するとプランジャが開弁方向に移動して閉弁する電磁弁にも適用可能である。

また、本発明は電磁弁以外の制御弁（例えば、ステッピングモータで流量を制御する電動弁等）にも適用可能である。

１電磁弁
２弁本体
２ａ弁室
２ｂパイプ部
２ｃ係止凹部
２ｄフランジ部
２ｅ曲折部
３弁体
３ａ弁部
３ｂ小径部
３ｃかしめ部
４弁座シート部材
４ａシート本体
４ｂパイプ嵌合部
４ｃ弁座
４ｄフランジ部
４ｅ曲折部
６プランジャ
６ａ固定用孔
７案内部材
７ａ逆皿状部
７ｂ案内部
７ｃ均圧孔
８電磁コイル（駆動手段）
９ハウジング
９ａ上壁
９ｂ下壁
９ｃ突起部
１０ボビン
１１コイルばね
１２流入管
１３流出管
１４溶接部
１６押圧係止部材
１６ａ突起部
１７リード線

Claims

弁室を有し、プレス加工により形成される弁本体と、前記弁室内に配置される弁部を有する弁体と、前記弁部が接離する弁座を有し、プレス加工により形成される弁座シート部材と、前記弁体を開弁方向及び／又は閉弁方向に駆動する駆動手段とを備える制御弁であって、
前記弁本体の開口端のフランジ部に曲折部を設け、前記弁座シート部材のフランジ部に曲折部を設け、前記弁本体の曲折部と前記弁座シート部材の曲折部とを互いに重ね合わせ、両曲折部の端部同士を溶接接合したことを特徴とする制御弁。
前記弁座シート部材の曲折部を、前記弁本体の曲折部の内側に配置したことを特徴とする請求項１に記載の制御弁。