JP5953085B2 - 電磁弁 - Google Patents

Description

本発明は空調機器や給湯機器等に使用される電磁弁に関する。

図３は、空調機器や給湯機器に使用される電磁弁の１つの型式であるパイロット式電磁弁の励磁用コイルを取り除いて示す縦断面図である。

パイロット式電磁弁１は、ステンレス鋼材で形成される有底円筒状の弁本体１０を有し、弁本体１０に対して２本の配管パイプ２０，２２が弁本体１０内の弁室３０に連通するように接続される。

弁室３０内には弁体４０が摺動自在に配設され、弁室３０の内壁面は摺動面３２として機能する。弁体４０は、弁室３０の底部に形成された弁座３４に対して離接し、弁体４０のシール部材４２が弁座３４に圧接されて閉弁する。弁体４０の外周部にはピストンリング４４が嵌装されて摺動面３２との間のシールを達成する。弁体４０の中央部にはパイロット孔４６が設けられている。

弁本体１０の上部には鋼材で形成されるパイプホルダ８０がＴＩＧ溶接部Ｗにより固着される。パイプホルダ８０は弁本体１０の内周部に嵌合するように形成され、ガイドパイプ５０を支持する。ガイドパイプ５０の頂部には吸引子６０が固着される。ガイドパイプ５０内にはプランジャ７０が摺動自在に挿入され、プランジャ７０と吸引子６０の間には閉弁ばね７２が設けられる。プランジャ７０の下端部には、ボール弁体７４がカシメ手段により取り付けられる。ボール弁体７４は弁体４０のパイロット孔４６の開口部に形成されるパイロット弁座４８に当接してパイロット孔４６を閉じる。

ガイドパイプ５０の外周部に取り付けられる図示しない励磁用コイルに通電されると、吸引子６０が磁化され、プランジャ７０が閉弁ばね７２に抗して吸引子６０側に引き寄せられる。この作用によりボール弁体７４はパイロット弁座４８から離れてパイロット孔４６が開き、弁体４０はパイプ２０内とパイプ２２内の流体の差圧により開方向に移動する。
この種のパイロット式電磁弁は、下記の特許文献１等に開示されている。

特開２０１０−５３８７６号公報

図４は弁本体１０に対してパイプホルダ８０をＴＩＧ溶接により溶接固着する部分の詳細を示し、（ａ）は溶接前の状態を示し、（ｂ）は溶接後の状態を示す。

パイプホルダ８０は段付の円筒状で、円筒状の弁本体１０の開口部１２に対して弁本体１０の上端面１４に当接するように挿入される。パイプホルダ８０の外径寸法は弁本体１０の外径寸法とほぼ等しく、開口部１２内に挿入される縮径部８２と上端面１４に当接するフランジ８６を有する。この溶接前の状態では弁体４０の外周部と摺動面３２との間には微小なクリアランスＣ１が形成される。

この状態で弁本体１０とパイプホルダ８０は外周部側からＴＩＧ溶接により固着される。これにより、溶接ビードＷが形成される。溶接ビードＷは符号Ｆ１で示す溶込み深さ寸法を有して形成される。ＴＩＧ溶接は約１０００℃の高温を付加するので、この深さＦ１が深くなると、弁本体１０の内側（摺動面）のエリアＳ１は溶接熱の影響を受けて内径寸法が縮小する方向に熱変形する。

この熱変形により、開口部１２には、内側に倒れて変形した熱変形部１２ａが形成される。これにより、弁体４０の上端側にあっては、摺動クリアランスが減小し、弁体４０が摺動不良を起こす原因となる。そのため、溶接ビードＷの溶込み深さを深くすることができず、必要な溶接強度を確保できない場合があった。

また、弁本体１０の内圧によってパイプホルダ８０には弁本体１０から引き剥がす方向の応力が作用するため、この熱変形を減らすために、弁本体１０の上端面１４全面を溶かすことができないと、溶接ビードＷの最内周部位Ｐを起点に上下方向の応力が加わる。これによって、溶接ビードＷに割れが発生し易くなって、溶接ビードＷの疲労強度が低下するという問題があった。

なお、この現象は、パイロット方式の電磁弁に限らず、その他の電磁弁でも生じる。
そこで、本発明の目的は、上述した不具合を解消する電磁弁を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、弁座が形成された弁室を有する筒状の弁本体と、弁室内に摺動自在に装備される弁体と、弁本体の開口部の内周部に嵌合するとともに、溶接により前記弁本体に固着されるパイプホルダと、パイプホルダにより支持されるガイドパイプと、ガイドパイプ内に摺動自在に挿入されて弁体を移動させるプランジャと、プランジャを駆動する電磁コイルと、を備える電磁弁であって、前記弁本体は、パイプホルダとの間にそれらの外周部側からの溶接部を有しており、弁本体の開口端の内周部に、外方に向けて径寸法が大きくなるテーパー内径部を設け、パイプホルダに、弁本体のテーパー内径部に対応するテーパー外径部を設けたものである。

なお、弁本体の開口端の外径寸法をＤ１とし、テーパー内径部の開口端の内径寸法をＤ２とし、溶接部の溶込み深さ寸法をＦ2としたときに、Ｄ２は、Ｄ１からＦ2の２倍を差し引いた値以上に設定するのが好ましい。
また、弁本体とパイプホルダは、例えばステンレス鋼材で形成され、ＴＩＧ溶接で接合することができる。

本発明の電磁弁は、上記構成を備えることにより、ＴＩＧ溶接等の溶接熱歪による弁体の摺動不良を防止することができる。また、高圧の冷媒により溶接部へ繰り返し与えられる加圧に対する疲労強度を向上させることができる。

本発明の電磁弁の要部の断面図であって、（ａ）は弁本体とパイプホルダの溶接前の状態を示す図であり、（ｂ）は弁本体とパイプホルダの溶接後の状態を示す図。 本発明の電磁弁の要部の断面図であって、（ａ）は溶接後の状態を示す図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ部の拡大図。 従来のパイロット式電磁弁の励磁用コイルを取り除いて示す縦断面図。 図３の電磁弁の要部の拡大図であって、（ａ）は溶接前の状態を示す図であり、（ｂ）は溶接後の状態を示す図。

図１は、本発明の電磁弁の要部の断面図であって、（ａ）は弁本体１０´とパイプホルダ８０´の溶接前の状態を示し、（ｂ）は弁本体１０´とパイプホルダ８０´の溶接後の状態を示す。弁本体１０´とパイプホルダ８０´はステンレス鋼材で形成される。

本発明の電磁弁１´にあっては、弁本体１０´の上部の開口部の内側をテーパー面としたテーパー内径部１６を形成している。テーパー内径部１６の上端部に連続する端面１８は平坦に形成される。また、パイプホルダ８０´は、弁本体１０´のテーパー内径部１６に対応するテーパー面を有するテーパー外径部８４と、フランジ８８を有する。その他の構成部材は先に説明したパイロット式電磁弁の構成部材と同様であるので、同一符号を付して説明は省略する。

図１の（ｂ）は、弁本体１０´とパイプホルダ８０´を外周部側からＴＩＧ溶接により溶接した後の状態を示す。溶接により溶接ビードＷが形成される。溶接ビードＷの溶込み深さは符号Ｆ2で示される。溶接熱の影響を受けて、パイプホルダ８０´のテーパー外径部８４に連続する部分は符号８４ａに示すように凹状に変形し、同様に弁本体１０´のテーパー内径部１６は符号１６ａに示すように凹状に変形する。

しかしながら、溶接ビードＷの溶接熱の影響は、パイプホルダ８０´のテーパー外径部８４と弁本体１０´のテーパー内径部１６の部分で吸収され、弁本体１０´の摺動面３２は、溶接熱による内径寸法の変形が小さくて済むので、弁体４０の摺動不良は避けることができる。
この電磁弁の溶接前の弁本体１０´の開口部の外径寸法をＤ１、溶接の溶込み深さをＦ２、テーパー内径部１６の開口端側の内径寸法をＤ２とすると、
Ｄ２≧Ｄ１−２Ｆ2
となるように設定される。
また、テーパー内径部１６の上下方向の長さＬは、弁体４０の摺動性に影響を与えない長さ以上となるように設定される。

図２は、本発明の要部を示す図であって、（ａ）は溶接後の状態を示し、（ｂ）は（ａ）のＡ部の拡大図である。
本発明の構造により、溶込み深さ寸法Ｆ2は図４の（ｂ）に示す溶込み深さ寸法Ｆ１より大きくすることができる。すなわち、弁体４０が摺動する摺動面３２の上部をあらかじめ熱変形量を考慮したテーパー面とすることにより、より深くまで溶込みを行うことができ、より幅の大きな溶接ビードＷを形成することが出来るので、溶接強度が大きくなる。溶接ビードＷは弁本体１０の端面１８全面を溶かすことができるように形成することができ、弁本体１０の内圧によりパイプホルダ８０に作用する応力により溶接ビードＷに応力Ｔ１が加わった場合でも、溶接面Ｗ１全体で受けることができるので、溶接ビードＷが破壊しにくく、溶接ビードＷの加圧繰り返し強度（疲労強度）を大きくすることができる。

本発明は、以上のように、溶接時の熱変形部位を弁体４０の摺動面３２から遠ざけることができ、弁体４０の摺動の円滑化を確保することができる。また、溶接ビードＷの加圧繰り返し強度を向上させることができ、耐久性及び信頼性が向上する。

１，１´ 電磁弁
１０，１０´ 弁本体
１２ 開口部
１４ 上端面
１６ テーパー内径部
１８ 端面
２０、２２ パイプ
３０ 弁室
３２ 摺動面
３４ 弁座
４０ 弁体
４２ シール部材
４４ ピストンリング
４６ パイロット孔
４８ パイロット弁座
５０ ガイドパイプ
６０ 吸引子
７０ プランジャ
７２ 閉弁ばね
７４ ボール弁体
８０，８０´ パイプホルダ
８２ 縮径部
８４ テーパー外径部

Claims (3)

1. 弁座が形成された弁室を有する筒状の弁本体と、弁室内に摺動自在に装備される弁体と、弁本体の開口部の内周部に嵌合するとともに、前記弁本体に固着されるパイプホルダと、パイプホルダにより支持されるガイドパイプと、ガイドパイプ内に摺動自在に挿入されて弁体を移動させるプランジャと、プランジャを駆動する電磁コイルと、を備える電磁弁であって、
   前記弁本体は、パイプホルダとの間にそれらの外周部側からの溶接部を有しており、
   前記弁本体の開口部に、外方に向けて径寸法が大きくなるテーパー内径部を設け、前記パイプホルダに、前記弁本体のテーパー内径部に対応するテーパー外径部を設けたことを特徴とする電磁弁。
2. 前記弁本体の開口端の外径寸法をＤ１とし、前記テーパー内径部の開口端側の内径寸法をＤ２とし、前記溶接部の溶込み深さ寸法をＦ２としたときに、Ｄ２は、Ｄ１からＦ２の２倍を差し引いた値以上に設定されることを特徴とする請求項１記載の電磁弁。
3. 前記弁本体と前記パイプホルダの材料はステンレス鋼材であり、前記溶接部はＴＩＧ溶接部であることを特徴とする請求項１又は２記載の電磁弁。